Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3486465B2 - Visual display device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3486465B2 - Visual display device - Google Patents

Visual display device

Info

Publication number
JP3486465B2
JP3486465B2 JP21106794A JP21106794A JP3486465B2 JP 3486465 B2 JP3486465 B2 JP 3486465B2 JP 21106794 A JP21106794 A JP 21106794A JP 21106794 A JP21106794 A JP 21106794A JP 3486465 B2 JP3486465 B2 JP 3486465B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reflecting surface
observer
display device
reflecting
visual display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP21106794A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0876034A (en
Inventor
中桐邦恵
研野孝吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP21106794A priority Critical patent/JP3486465B2/en
Publication of JPH0876034A publication Critical patent/JPH0876034A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3486465B2 publication Critical patent/JP3486465B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Viewfinders (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、視覚表示装置に関し、
特に、観察像を表示する2次元画像表示素子と、この表
示素子の画像を空中に拡大投影する接眼光学系とからな
る視覚表示装置であって、全体のサイズがコンパクト
で、接眼光学系内での光量低下が少なく、かつ、広画角
で軸外収差が良好に補正された視覚表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a visual display device,
In particular, a visual display device comprising a two-dimensional image display element for displaying an observation image and an eyepiece optical system for enlarging and projecting an image of this display element in the air, and having a compact overall size, The present invention relates to a visual display device in which the decrease in the light amount is small, and the off-axis aberration is well corrected in a wide angle of view.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、図34〜図36に光学系の構成を
示したような視覚表示装置が、USP4,269,47
6(図34)、USP4,874,214(図35)、
USP4,969,724、USP5,000,544
(図36)等において提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, visual display devices whose optical system configurations are shown in FIGS. 34 to 36 have been disclosed in USP 4,269,47.
6 (FIG. 34), USP 4,874,214 (FIG. 35),
USP 4,969,724, USP 5,000,544
(FIG. 36) and the like.

【0003】このような従来技術で提案されている視覚
表示装置の場合、3つの問題点がある。第1の問題点
は、USP4,874,214とUSP4,969,7
24とUSP5,000,544で提案されている視覚
表示装置の構成のままでは、全体のサイズの小型化を図
ることは難しいことである。第2の問題点は、USP
4,874,214とUSP4,969,724では、
視覚表示装置に半透過面が2つ配置されているため、2
次元画像表示素子から出て観察者の瞳に届く光量が低下
することである。また、外界から観察者の瞳に届く光量
の低下も問題となる。明るい電子画像と外界像を同時に
観察するためには、USP5,000,544のような
構成でないといけないが、USP5,000,544で
は、観察者が観察可能な範囲が非常に限られてしまう。
また、USP4,269,476の構成だと、半透過面
は1つしか含まないので、観察者は明るい外界像を観察
することができる。しかし、2次元画像表示素子から観
察者の瞳に到る光路中では、光束は半透過面の作用を2
回受けることになるので、電子画像は暗くなってしま
う。第3の問題点は、USP4,874,214とUS
P4,969,724とUSP5,000,544とで
提案されている視覚表示装置のままでは、広い観察画角
で軸外収差の少ないクリアな観察像を観察者に提供する
ことが難しいことである。
The visual display device proposed in the prior art has three problems. The first problem is USP 4,874,214 and USP 4,969,7.
With the configuration of the visual display device proposed in No. 24 and USP 5,000,544, it is difficult to reduce the overall size. The second problem is USP
4,874,214 and USP 4,969,724,
Since two semi-transmissive surfaces are arranged on the visual display device, 2
That is, the amount of light emitted from the three-dimensional image display element and reaching the observer's pupil is reduced. Further, there is also a problem that the amount of light reaching the observer's pupil from the outside world decreases. In order to observe a bright electronic image and an external image at the same time, a configuration such as USP 5,000,544 is required, but in USP 5,000,544, the range in which the observer can observe is extremely limited.
Further, with the configuration of USP 4,269,476, since only one semi-transmissive surface is included, the observer can observe a bright external image. However, in the optical path from the two-dimensional image display element to the observer's pupil, the light flux acts as a semi-transmissive surface.
The electronic image will be dark because it will be repeatedly received. The third problem is USP 4,874,214 and US
With the visual display device proposed by P4,969,724 and USP 5,000,544, it is difficult to provide the observer with a clear observation image with a wide observation angle of view and less off-axis aberrations. .

【0004】以下、従来技術の上記3つの問題点につい
て詳細に説明する。図34にUSP4,269,476
の視覚表示装置の一部の構成図を示し、図35にUSP
4,874,214の視覚表示装置の構成図を、そし
て、図36にUSP5,000,544の視覚表示装置
の構成図を示す。USP4,969,724のものは、
USP4,874,214と類似した構成を持つため、
以下のUSP4,874,214に関する説明はUSP
4,969,724の場合にも適用される。
The above three problems of the prior art will be described in detail below. FIG. 34 shows USP 4,269,476.
FIG. 35 shows a partial configuration diagram of the visual display device of FIG.
4,874,214 is a block diagram of the visual display device, and FIG. 36 is a block diagram of the visual display device of USP 5,000,544. Those of USP 4,969,724 are
Because it has a configuration similar to USP 4,874,214,
See USP 4,874,214 below
It also applies to the case of 4,969,724.

【0005】図34において、半透過平面を11、反射
凹面を12、観察者の瞳位置を13、半透過平面11と
反射凹面12を含むプリズムを14、観察者が正面を観
察しているときの視軸をZ1 とする。
In FIG. 34, the semi-transmissive plane is 11, the reflective concave surface is 12, the observer's pupil position is 13, the prism including the semi-transmissive plane 11 and the reflective concave surface 12 is 14, and the observer is observing the front. Let Z 1 be the visual axis of.

【0006】図35において、2次元画像表示素子を2
1、接眼光学系を構成する光学エレメントの半透過平面
と半透過曲面をそれぞれ22と23、観察者の瞳位置を
24とし、観察者の視軸をZ1 とする。
In FIG. 35, the two-dimensional image display device is
1. The semi-transmissive plane and the semi-transmissive curved surface of the optical elements constituting the eyepiece optical system are 22 and 23, the pupil position of the observer is 24, and the visual axis of the observer is Z 1 .

【0007】図36において、2次元画像表示素子を3
1、接眼光学系を構成する光学エレメントのプリズムと
半透過曲面をそれぞれ32と36、プリズムの屈折面の
シリンドリカル面と凸面をそれぞれ33と34、プリズ
ムの反射平面を35、観察者の瞳位置を37とし、観察
者の視軸をZ1 とする。
In FIG. 36, the two-dimensional image display device is
1. The prisms and the semi-transmissive curved surfaces of the optical elements constituting the eyepiece optical system are 32 and 36, the cylindrical and convex surfaces of the prism refracting surfaces are 33 and 34, the reflecting planes of the prisms are 35, and the observer's pupil position is 37 and the observer's visual axis is Z 1 .

【0008】まず、従来技術の第1の問題点である視覚
表示装置の小型化について説明する。最初に、USP
4,874,214(図35)について説明する。視覚
表示装置のサイズを小型化するためには、半透過平面2
2と半透過曲面23からなる接眼光学系の焦点距離を短
くし、2次元画像表示素子21が半透過平面22に近づ
くような構成にしなければならない。しかし、このよう
な構成にするためには、半透過曲面23のパワーを強く
する必要があり、これは、像面湾曲やコマ収差等の軸外
収差の悪化の原因となるのみでなく、半透過曲面23と
観察者の瞳24の間の距離を小さくする原因ともなる。
軸外収差の悪化を回避するために、半透過曲面23のパ
ワーを強くしながら観察者の視軸Z1 に対する偏芯量を
減らすと言う方法もあるが、このような構成をとると、
半透過平面22の観察者視軸Z1 に対する傾斜を大きく
する必要があり、半透過平面22の一部が観察者の顔面
に接触する可能性がある。
First, the size reduction of the visual display device, which is the first problem of the prior art, will be described. First, USP
4, 874, 214 (FIG. 35) will be described. In order to reduce the size of the visual display device, the semi-transparent plane 2
It is necessary to shorten the focal length of the eyepiece optical system composed of 2 and the semi-transmissive curved surface 23 so that the two-dimensional image display element 21 approaches the semi-transmissive plane 22. However, in order to make such a configuration, it is necessary to increase the power of the semi-transmissive curved surface 23, which not only causes deterioration of off-axis aberrations such as field curvature and coma, but also It also causes a reduction in the distance between the transmission curved surface 23 and the observer's pupil 24.
In order to avoid the deterioration of the off-axis aberration, there is a method of increasing the power of the semi-transmissive curved surface 23 while reducing the amount of eccentricity with respect to the visual axis Z 1 of the observer.
It is necessary to increase the inclination of the semi-transmissive plane 22 with respect to the observer's visual axis Z 1, and a part of the semi-transmissive plane 22 may come into contact with the face of the observer.

【0009】次に、USP5,000,544(図3
6)について説明する。視覚表示装置のサイズを小型化
するためには、半透過曲面36とプリズム32の屈折面
の凸面34のパワーを強くして、接眼光学系の合成焦点
距離を短くする必要があるわけだが、上述したように、
これは軸外収差の悪化やアイリリーフが短くなる原因と
なってしまい、好ましくない。また、軸外収差の悪化を
回避するために半透過曲面36のパワーを強くしながら
観察者の視軸Z1 に対する偏芯量を減らすと言う方法も
あるが、このような構成をとると、プリズム32を観察
者の顔面方向に近い箇所に配置しなければならないの
で、プリズム32が観察者の瞼や額に接触する可能性が
ある。すなわち、USP4,874,214やUSP
5,000,544の視覚表示装置の構成のままでは、
サイズの小型化を図ることは困難である。
Next, USP 5,000,544 (see FIG. 3)
6) will be described. In order to reduce the size of the visual display device, it is necessary to increase the power of the semi-transmissive curved surface 36 and the convex surface 34 of the refractive surface of the prism 32 to shorten the synthetic focal length of the eyepiece optical system. As did
This is not preferable because it causes deterioration of off-axis aberrations and shortens eye relief. There is also a method of increasing the power of the semi-transmissive curved surface 36 to reduce the amount of eccentricity with respect to the visual axis Z 1 of the observer in order to avoid the deterioration of off-axis aberrations. Since the prism 32 must be arranged at a position close to the observer's face direction, the prism 32 may come into contact with the observer's eyelid or forehead. That is, USP 4,874,214 and USP
With the configuration of 5,000,544 visual display devices,
It is difficult to reduce the size.

【0010】次に、第2の問題点である半透過面による
光量の低下について説明する。最初に、USP4,26
9,476(図34)について説明する。USP4,2
69,476では、外界像を観察者の瞳に伝達する光束
は、半透過平面11を1回通過するだけなので、外界像
の光量の低下はほとんど問題にならない。しかし、電子
画像を観察者の瞳に伝達する光束は、半透過平面11を
通過し、反射凹面12で反射作用を受けた後、再び半透
過平面11に戻りその反射作用を受けて観察者の瞳13
へ到達する。つまり、電子画像を伝達する光束は半透過
平面11の作用を2回受けることになり、光量の低下は
避けられない。
Next, the decrease of the light quantity due to the semi-transmissive surface, which is the second problem, will be described. First, USP 4,26
9, 476 (FIG. 34) will be described. USP4,2
In 69 and 476, the luminous flux that transmits the external image to the observer's pupil passes through the semi-transmissive plane 11 only once, so that the decrease in the light amount of the external image hardly poses a problem. However, the light flux that transmits the electronic image to the observer's pupil passes through the semi-transmissive plane 11, is reflected by the reflective concave surface 12, and then returns to the semi-transmissive plane 11 again to receive the reflective action and the Pupil 13
To reach. That is, the light flux that transmits the electronic image is subjected to the action of the semi-transmissive plane 11 twice, and the decrease in the light amount cannot be avoided.

【0011】次に、USP4,874,214(図3
5)について説明する。観察者の瞳に届く光量の低下を
防ぐためには、例えば、半透過平面22を観察者視軸Z
1 より上側に移動し、反射平面とすればよい。このよう
な構成にするためには、半透過曲面23の観察者の視軸
1 に対する偏芯量を増やすことが必要になってくる。
しかし、前方から観察者の瞳に届く光束を遮らないよう
に反射平面を配置することは難しく、観察者が観察でき
る画角を小さくすることが避けられない。また、半透過
曲面23の観察者の視軸Z1 に対する偏芯量を増やすこ
とで、軸外収差である像面湾曲やコマ収差が悪化すると
言う問題点もある。
Next, USP 4,874,214 (see FIG. 3)
5) will be described. In order to prevent a decrease in the amount of light reaching the observer's pupil, for example, the semi-transparent plane 22 is set to the observer's visual axis Z.
It may be moved to a position higher than 1 and used as a reflection plane. In order to make such a configuration, it is necessary to increase the amount of eccentricity of the semi-transparent curved surface 23 with respect to the observer's visual axis Z 1 .
However, it is difficult to arrange the reflection plane so as not to block the light flux reaching the observer's pupil from the front, and it is inevitable to reduce the angle of view that the observer can observe. Further, there is also a problem that off-axis aberrations such as field curvature and coma are worsened by increasing the amount of decentering of the semi-transparent curved surface 23 with respect to the observer's visual axis Z 1 .

【0012】最後に、USP5,000,544(図3
6)について説明する。USP5,000,544の場
合、半透過面は1面のみなので、明るい電子画像と外界
光を得ることが可能で、観察者の瞳に届く光量の低下は
特に問題とならない。しかし、反射平面35を配置する
空間の問題から、観察可能な範囲が非常に狭くなってし
まう。観察者の観察可能な範囲を広くしようとした場合
は、プリズム32の反射平面35を観察者の瞳37の前
方まで大きくしなければいけないので、反射平面35を
半透過平面に置き換える必要がある。すると、接眼光学
系の中に半透過面が2つ含まれることになり、観察者の
瞳に届く光量の低下が問題となってしまう。
Finally, USP 5,000,544 (see FIG.
6) will be described. In the case of USP 5,000,544, since there is only one semi-transmissive surface, it is possible to obtain a bright electronic image and ambient light, and the decrease in the amount of light reaching the observer's pupil does not pose any particular problem. However, the observable range becomes very narrow due to the problem of the space in which the reflection plane 35 is arranged. In order to widen the observable range of the observer, the reflection plane 35 of the prism 32 has to be enlarged to the front of the pupil 37 of the observer, so the reflection plane 35 needs to be replaced with a semi-transmission plane. Then, two semi-transmissive surfaces are included in the eyepiece optical system, which causes a problem of reduction in the amount of light reaching the observer's pupil.

【0013】すなわち、USP4,269,476の構
成では、電子画像の光量の低下が問題となり、USP
4,874,214の構成では、電子画像と外界像の光
量の低下が問題となる。また、USP5,000,54
4では、観察者の観察可能な範囲を狭くしたことで、観
察者の瞳に届く光量の低下を回避しているが、観察可能
な範囲を広げると、光量の低下が必然的に問題となって
しまう。
That is, in the structure of USP 4,269,476, the decrease of the light quantity of the electronic image becomes a problem,
In the configuration of 4,874,214, there is a problem that the light amount of the electronic image and the external image is reduced. Also, USP 5,000,54
In No. 4, the observable range of the observer is narrowed to avoid a decrease in the amount of light reaching the observer's pupil. However, when the observable range is widened, the decrease in the amount of light inevitably becomes a problem. Will end up.

【0014】最後に、第3の問題点である広い観察画角
での軸外収差の悪化について説明する。まず、USP
4,874,214(図35)について説明する。観察
者に広い観察画角での像を提供しようとすると、半透過
曲面23に到る主光線の広がりが大きくなるため、半透
過曲面23で反射する光束径が大きくなり、大きい像面
湾曲が発生してしまう。また、観察画角を広くした場
合、隅々まで観察像を観察するためには大きい瞳径が必
要となるが、これは半透過曲面23で反射する軸外光束
径が大きくなるため、コマ収差が悪化する原因となる。
Finally, the third problem, that is, the deterioration of the off-axis aberration at a wide viewing angle, will be described. First, USP
4, 874, 214 (FIG. 35) will be described. When an image with a wide viewing angle is provided to the observer, the spread of the chief ray reaching the semi-transmissive curved surface 23 becomes large, so that the diameter of the light beam reflected by the semi-transmissive curved surface 23 becomes large and a large field curvature is generated. Will occur. Further, when the observation angle of view is widened, a large pupil diameter is required to observe the observation image in every corner, but this is because the diameter of the off-axis light flux reflected by the semi-transmissive curved surface 23 becomes large, so that coma aberration is increased. Cause worse.

【0015】USP5,000,544(図36)にお
いても、USP4,874,214と同様に、観察者に
広い画角の観察像と大きい瞳径を提供しようとすると、
半透過曲面36で像面湾曲とコマ収差が大量に発生する
ことは避けられない。すなわち、USP4,874,2
14やUSP5,000,544の視覚表示装置の構成
のままでは、広い画角で軸外収差の少ない観察像を得る
ことは困難である。
In USP 5,000,544 (FIG. 36) as well, in the same manner as USP 4,874,214, it is attempted to provide an observer with an observation image with a wide angle of view and a large pupil diameter.
It is inevitable that a large amount of field curvature and coma will occur on the semi-transparent curved surface 36. That is, USP 4,874,2
It is difficult to obtain an observation image with a wide angle of view and a small off-axis aberration with the configuration of the visual display device of No. 14 or USP 5,000,544.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、全体のサイズがコンパクトで、接眼光学系内での
光量低下が少なく、かつ、軸外収差が良好に補正された
広画角の視覚表示装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and an object thereof is to make the overall size compact and to reduce the amount of light in the eyepiece optical system. It is an object of the present invention to provide a visual display device with a small angle of view and a wide field angle in which off-axis aberrations are favorably corrected.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第1の発明の視覚表示装置は、観察像を表示する2
次元画像表示素子と、前記観察像を観察者眼球に導くた
めのアイポイントを形成する接眼光学系とからなる視覚
表示装置において、前記接眼光学系が少なくとも第1の
反射面と第2の反射面とを有し、前記第1の反射面が前
記2次元画像表示素子と対向するように配置され、前記
第2の反射面が前記アイポイントと対向するように配置
され、かつ、前記第1の反射面と前記2次元画像表示素
子とを結ぶ光軸が、前記第2の反射面と前記アイポイン
トとを結ぶ光軸と交差するように配置されており、前記
第1の反射面及び第2の反射面共に正のパワーを有し、
前記反射面の中の少なくとも1つの形状が、球欠面内の
パワーを子午面内での正のパワーより強くし、球欠面内
の光束の焦点距離を短くなるように構成されていること
を特徴とするものである。
A visual display device according to a first aspect of the present invention that achieves the above object displays an observation image.
In a visual display device including a three-dimensional image display element and an eyepiece optical system that forms an eye point for guiding the observation image to an observer's eyeball, the eyepiece optical system includes at least a first reflection surface and a second reflection surface. And the first reflecting surface is arranged so as to face the two-dimensional image display element, the second reflecting surface is arranged so as to face the eye point, and The optical axis connecting the reflecting surface and the two-dimensional image display element is arranged to intersect with the optical axis connecting the second reflecting surface and the eye point, and the first reflecting surface and the second Both reflective surfaces have positive power,
At least one shape in the reflecting surface is configured so that the power in the spherical surface is stronger than the positive power in the meridional surface and the focal length of the light beam in the spherical surface is shortened. It is characterized by.

【0018】第2の発明の視覚表示装置は、観察像を表
示する2次元画像表示素子と、前記観察像を観察者眼球
に導くためのアイポイントを形成する接眼光学系とから
なる視覚表示装置において、前記接眼光学系が少なくと
も第1の反射面と第2の反射面と第1の透過面と第2の
透過面とを有するプリズムからなり、前記プリズムが、
前記第1の反射面が間に前記第1の透過面を介して前記
2次元画像表示素子と対向配置され、前記第2の反射面
が間に前記第2の透過面を介して前記アイポイントと対
向配置され、かつ、前記第1の反射面と前記第1の透過
面とを結ぶ光軸と前記第2の反射面と前記第2の透過面
とを結ぶ光軸とが交差するように配置されており、前記
第1の反射面又は第2の反射面の少なくとも一方の反射
面が正のパワーを有し、前記第1の反射面、前記第2の
反射面、前記第1の透過面、前記第2の透過面の中の少
なくとも1つの形状が、球欠面内のパワーを子午面内で
の正のパワーより強くし、球欠面内の光束の焦点距離を
短くなるように構成されていることを特徴とするもので
ある。
The visual display device of the second invention comprises a two-dimensional image display element for displaying an observation image and an eyepiece optical system for forming an eye point for guiding the observation image to the observer's eyeball. In, the eyepiece optical system is a prism having at least a first reflecting surface, a second reflecting surface, a first transmitting surface and a second transmitting surface, and the prism is
The first reflection surface is arranged to face the two-dimensional image display element with the first transmission surface interposed therebetween, and the second reflection surface has the eye point disposed with the second transmission surface interposed therebetween. And an optical axis connecting the first reflecting surface and the first transmitting surface and an optical axis connecting the second reflecting surface and the second transmitting surface intersect with each other. The first reflecting surface, the second reflecting surface, and the first transmitting surface are arranged such that at least one of the first reflecting surface and the second reflecting surface has a positive power. Surface, at least one of the shapes of the second transmitting surface makes the power in the sagittal surface stronger than the positive power in the meridional surface and shortens the focal length of the light beam in the sagittal surface. It is characterized by being configured.

【0019】第3の発明の視覚表示装置は、観察像を表
示する2次元画像表示素子と、前記観察像を観察者眼球
に導くためのアイポイントを形成する接眼光学系とから
なる視覚表示装置において、前記接眼光学系が少なくと
も第1の反射面と第2の反射面とを有し、前記第1の反
射面と前記第2の反射面とを通過する光軸が一部交差す
ることにより多角形を形成するように配置されており、
前記第1の反射面及び第2の反射面共に正のパワーを有
し、前記反射面の中の少なくとも1つの形状が、球欠面
内のパワーを子午面内での正のパワーより強くし、球欠
面内の光束の焦点距離を短くなるように構成されている
ことを特徴とするものである。
The visual display device of the third invention comprises a two-dimensional image display element for displaying an observation image and an eyepiece optical system for forming an eye point for guiding the observation image to an observer's eyeball. In, the eyepiece optical system has at least a first reflecting surface and a second reflecting surface, and the optical axes passing through the first reflecting surface and the second reflecting surface partially intersect each other. Arranged to form a polygon,
Both the first reflecting surface and the second reflecting surface have positive power, and at least one shape in the reflecting surface makes the power in the sagittal surface stronger than the positive power in the meridional surface. It is characterized in that the focal length of the light flux in the spherical surface is shortened.

【0020】ところで、本発明の「光軸が交差する」と
は、特に平面交差に限らす、立体交差まで含むものであ
る。そして、ここで言う「交差」とは、光軸が十文字に
交わることや、筋交いとなる状態を言う。そこで、前述
の図34のように、光軸がT字型を形成するものを含む
ものではない。また、このことは、本発明が、光量損失
を低減させ、全体のサイズをコンパクトにすることを前
提として、その達成手段として創作された技術思想が
“光軸の交差”であることからも、当然図34のような
構成が排除されていると言うことはむしろ当然である。
By the way, "the optical axes intersect" in the present invention includes not only plane intersections but also three-dimensional intersections. The term "intersection" as used herein refers to a state in which the optical axes intersect with each other in a cross shape, or a state where the optical axes form a cross. Therefore, the optical axis does not include a T-shaped one as shown in FIG. In addition, this is because the present invention is based on the premise that the light amount loss is reduced and the overall size is made compact, and that the technical idea created as a means for achieving it is “intersection of optical axes”. Of course, it is rather natural that the configuration shown in FIG. 34 is excluded.

【0021】[0021]

【作用】以下、本発明において上記構成を採用した理由
と作用について説明する。視覚表示装置全体のサイズを
小さくするために、接眼光学系の合成焦点距離を小さく
することは、軸外収差の悪化やアイリリーフが小さくな
る原因になってしまうことは既述した通りである。そこ
で、本発明では、接眼光学系の合成焦点距離に依存する
ことなく、接眼光学系を構成する光学エレメントを配置
する箇所を考慮することで、視覚表示装置全体のサイズ
を小さくしたものである。
The reason why the above structure is adopted and the operation thereof will be described below. As described above, reducing the combined focal length of the eyepiece optical system in order to reduce the overall size of the visual display device causes deterioration of off-axis aberrations and reduction of eye relief. Therefore, in the present invention, the size of the entire visual display device is reduced by considering the location where the optical elements forming the eyepiece optical system are arranged without depending on the combined focal length of the eyepiece optical system.

【0022】まず、第1の発明及び第3の発明につい
て、図1と図2を参照にして詳細に説明する。図1は、
本発明の視覚表示装置を構成する反射面の配置を示した
図であり、図2は、従来技術の類似した視覚表示装置を
構成する反射面の配置を示した図である。図1と図2に
おいて、2次元画像表示素子を1、2次元画像表示素子
1から出た光束を最初に反射する反射平面を2、反射平
面2で反射した光束を観察者の瞳の方向に反射させる凹
面を3、観察者の瞳位置を4とし、観察者が正面を観察
しているときの視軸をZ、反射平面2の垂線をZ1 、反
射凹面3と前記視軸Zとの交点での反射凹面3の法線を
2 とする。
First, the first invention and the third invention will be described in detail with reference to FIGS. Figure 1
It is a figure which shows arrangement | positioning of the reflective surface which comprises the visual display apparatus of this invention, and FIG. 2 is a figure which shows the arrangement of the reflective surface which comprises the similar visual display apparatus of a prior art. In FIGS. 1 and 2, the two-dimensional image display element is 1, the reflection plane that first reflects the light flux emitted from the two-dimensional image display element is 2, and the light flux reflected by the reflection plane 2 is in the direction of the observer's pupil. The concave surface to be reflected is 3, the observer's pupil position is 4, the visual axis when the observer is observing the front is Z, the perpendicular of the reflecting plane 2 is Z 1 , and the reflecting concave surface 3 and the visual axis Z are Let Z 2 be the normal line of the reflective concave surface 3 at the intersection.

【0023】従来技術では、図2に示すように、2次元
画像表示素子1から出る主光線は、反射平面2の垂線Z
1 に対して上方から入射し、下方に向かって反射する。
そして、反射平面2で反射した光束を観察者の瞳4の方
向に反射させる反射凹面3では、反射平面2で反射した
光束は反射凹面3の法線Z2 に対して上方から入射し、
下方に向かって反射する。つまり、従来技術における反
射面の構成では、2次元画像表示素子1の中心から観察
者の瞳4の中心に到る軸上主光線の光路は、光路中で一
度も交わることなく、視覚表示装置は大きい空間を必要
とする。
In the prior art, as shown in FIG. 2, the chief ray emitted from the two-dimensional image display element 1 is a normal line Z of the reflection plane 2.
It is incident on 1 from above and reflected downward.
Then, on the reflection concave surface 3 that reflects the light flux reflected by the reflection plane 2 toward the observer's pupil 4, the light flux reflected by the reflection plane 2 enters from above from the normal line Z 2 of the reflection concave surface 3,
Reflect downwards. That is, in the configuration of the reflective surface in the conventional technique, the optical path of the axial chief ray from the center of the two-dimensional image display element 1 to the center of the observer's pupil 4 does not intersect in the optical path even once, and the visual display device is provided. Requires a large space.

【0024】本発明では、2次元画像表示素子1の中心
から観察者の瞳4の中心に到る軸上主光線の光路が、従
来技術より少ない空間しか必要としないように工夫され
たものである。本発明では、図1に示すように、2次元
画像表示素子1かて出る主光線は、反射平面2の垂線Z
1 に対して上方から入射し、下方に向かって反射する。
そして、反射平面2で反射した光束は、反射凹面3の垂
線Z2 に対して下方から入射し、観察者の瞳4が位置す
る上方に向かって反射する。これら2つの反射面2、3
がこのような配置をとった場合、接眼光学系の合成焦点
距離を小さくしなくても、より少ない空間しか必要とし
ない視覚表示装置を得ることができる。
In the present invention, the optical path of the axial chief ray from the center of the two-dimensional image display device 1 to the center of the observer's pupil 4 requires less space than the prior art. is there. In the present invention, as shown in FIG. 1, the principal ray emitted from the two-dimensional image display element 1 is the normal Z of the reflection plane 2.
It is incident on 1 from above and reflected downward.
Then, the light flux reflected by the reflection plane 2 is incident on the perpendicular Z 2 of the reflection concave surface 3 from below and is reflected upwardly where the observer's pupil 4 is located. These two reflective surfaces 2, 3
With such an arrangement, it is possible to obtain a visual display device that requires less space without reducing the synthetic focal length of the eyepiece optical system.

【0025】さて、視覚表示装置の観察画角を広くする
と、それに伴って瞳径も大きくなるため、接眼光学系を
構成する反射面で像面湾曲とコマ収差が大量に発生し、
観察者がフラットでクリアな像を観察するのが困難にな
ることは既述した通りである。そこで、本発明では、広
画角で瞳径が大きいときにも、接眼光学系を構成する反
射面に入射する光束径が小さくなるようにすることで、
反射面で発生する像面湾曲とコマ収差の発生量を小さく
するものである。
When the viewing angle of view of the visual display device is widened, the pupil diameter is accordingly increased, so that a large amount of field curvature and coma are generated on the reflecting surface which constitutes the eyepiece optical system.
As described above, it becomes difficult for an observer to observe a flat and clear image. Therefore, in the present invention, by making the diameter of the light beam incident on the reflecting surface constituting the eyepiece optical system small even when the pupil diameter is wide and the pupil diameter is large,
The amount of field curvature and coma generated on the reflecting surface is reduced.

【0026】以下、第2の発明について、図3を参照に
して詳細に説明する。図3は、本発明の視覚表示装置を
構成するプリズム7の配置を示した図である。図3にお
いて、2次元画像表示素子を1、2次元画像表示素子1
から出た光束が最初にプリズム7に入射する透過面を
5、プリズム7に入射した光束が最初に反射する第1の
反射面である反射平面を2、反射平面2で反射した光束
を観察者の瞳に向かって反射する第2の反射面である反
射凹面を3、プリズム7から光束が射出する透過面を
6、観察者の瞳位置を4とし、観察者が正面を観察して
いるときの視軸をZ、主光線からなる光束をLCR、軸上
及び軸外光束をLMRとして示す。
The second invention will be described in detail below with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of the prisms 7 that form the visual display device of the present invention. In FIG. 3, the two-dimensional image display element 1 is a two-dimensional image display element 1
The light flux emitted from the first incident light enters the prism 7 at the transmitting surface 5, the light flux incident on the prism 7 reflects the first reflecting surface that is the first reflecting surface at 2, and the light flux reflected at the reflecting plane 2 is observed by the observer. When the viewer is observing the front, the reflecting concave surface that is the second reflecting surface that is reflected toward the pupil is 3, the transmitting surface through which the light beam is emitted from the prism 7 is 6, and the observer's pupil position is 4. , Z is the visual axis, and L CR is the light flux consisting of the chief ray, and L MR is the on-axis and off-axis light flux.

【0027】視覚表示装置を構成する光学エレメントの
中、パワーを持ちかつ光軸に対して偏芯している反射凹
面3では、像面湾曲やコマ収差が発生しやすい。つま
り、広画角と大瞳径に対応するためには、反射凹面3で
の軸外収差の発生を抑えることが重要である。観察者が
画角の広い像を観るためには、2次元画像表示素子1を
出る主光線光束LCRの光束径が大きい必要があるわけだ
が、この主光線光束LCRが反射平面2を経て反射凹面3
に入射してしまうと、大量の像面湾曲が発生してしま
う。また、観察画角が広くなるのに伴って瞳径を大きく
するために、2次元画像表示素子1を出るそれぞれの主
光線が大きい開口数を持つ必要がある。これは、反射凹
面3での軸上及び軸外光束LMRの光束径が大きくなる原
因となり、反射凹面3で大量のコマ収差も発生してしま
う。
Of the optical elements constituting the visual display device, the reflecting concave surface 3 which has power and is eccentric with respect to the optical axis is likely to cause field curvature and coma. That is, in order to deal with a wide angle of view and a large pupil diameter, it is important to suppress the occurrence of off-axis aberrations on the reflective concave surface 3. In order for an observer to see an image with a wide angle of view, the luminous flux diameter of the chief ray bundle L CR exiting the two-dimensional image display element 1 needs to be large, but this chief ray bundle L CR passes through the reflection plane 2. Reflective concave surface 3
If it is incident on, a large amount of field curvature will occur. Further, in order to increase the pupil diameter as the observation angle of view becomes wider, it is necessary that each chief ray exiting the two-dimensional image display element 1 has a large numerical aperture. This causes the beam diameters of the on-axis and off-axis light beams L MR on the reflecting concave surface 3 to increase, and a large amount of coma aberration also occurs on the reflecting concave surface 3.

【0028】上記軸外収差の補正のためには、2次元画
像表示素子1と反射平面2を結ぶ光路中に透過面5を配
置し、透過面5と反射平面2との間を空気以上の屈折率
を持つ硝材で構成することが重要である。このような構
成にすることで、軸上及び軸外光束LMRが透過面5で屈
折作用を受けるため、反射凹面3に入射するときの光束
径が小さくなり、コマ収差の発生量を小さくすることが
可能となる。また、観察者の瞳4と反射凹面3を結ぶ光
路中に透過面6を配置し、透過面6と反射凹面3との間
を空気以上の屈折率を持つ硝材で構成することも重要で
ある。このような構成にすることで、主光線光束LCR
反射凹面3に入射するときの光束径が小さくても、観察
者の瞳4に到達する主光線光束LCRは観察者が正面を観
察しているときの視軸Zに対して大きな角度を持つこと
になる。つまり、観察者に充分広い観察画角を提供し、
かつ、像面湾曲の発生量を抑えることが可能となる。
In order to correct the above-mentioned off-axis aberration, the transmission surface 5 is arranged in the optical path connecting the two-dimensional image display element 1 and the reflection plane 2, and the space between the transmission surface 5 and the reflection plane 2 is air or more. It is important to use a glass material having a refractive index. With such a configuration, the on-axis and off-axis light fluxes L MR are refracted by the transmitting surface 5, so that the light flux diameter when entering the reflecting concave surface 3 is reduced, and the amount of coma aberration is reduced. It becomes possible. It is also important to dispose the transmissive surface 6 in the optical path connecting the pupil 4 of the observer and the reflective concave surface 3 and to form a space between the transmissive surface 6 and the reflective concave surface 3 with a glass material having a refractive index higher than that of air. . With such a configuration, even if the beam diameter of the chief ray bundle L CR when entering the reflecting concave surface 3 is small, the observer observes the front surface of the chief ray bundle L CR that reaches the pupil 4 of the observer. Therefore, it has a large angle with respect to the visual axis Z when it is operating. In other words, it provides the observer with a wide viewing angle,
In addition, it is possible to suppress the amount of field curvature generated.

【0029】すなわち、反射平面2と反射凹面3を2つ
の透過面5と6の間に配置し、透過面5から透過面6ま
での光路を空気以上の屈折率を持つ硝材の中に置き、こ
れらの光学エレメントをプリズム7として構成すること
で、実際には2次元画像表示素子1から観察者の瞳4に
広画角で大瞳径の光束が届けられても、その光束を2次
元画像表示素子1から観察者の瞳4に届ける役割を持つ
反射平面2と反射凹面3では、光束はあたかも小さい画
角と瞳径を持つことになるので、反射面での軸外収差の
悪化を回避することが可能になるのである。
That is, the reflecting flat surface 2 and the reflecting concave surface 3 are arranged between the two transmitting surfaces 5 and 6, and the optical path from the transmitting surface 5 to the transmitting surface 6 is placed in a glass material having a refractive index higher than that of air. By configuring these optical elements as the prism 7, even if a light flux with a large pupil diameter is actually delivered from the two-dimensional image display element 1 to the observer's pupil 4 at a wide angle of view, the light flux is converted into a two-dimensional image. At the reflection plane 2 and the reflection concave surface 3 which have a role of reaching from the display element 1 to the observer's pupil 4, since the light flux has a small angle of view and a pupil diameter, deterioration of off-axis aberrations on the reflection surface is avoided. It becomes possible to do it.

【0030】さらに好ましくは、透過面5にパワーを持
たせ屈折面とすることで、透過面5は主光線光束LCR
軸上及び軸外光束LMRの光束径を小さくする機能を有す
ることになる。同様に、透過面6にパワーを持たせ屈折
面とすることで、反射面での主光線光束LCRと軸上及び
軸外光束LMRの光束径が小さくても、透過面6で観察者
の瞳4に届く主光線光束LCRと軸上及び軸外光束LMR
光束径を大きくすることができる。つまり、透過面5と
6はそれぞれ像面湾曲とコマ収差の両軸外収差の補正を
助けることになり、観察者は更にクリアでフラットな像
を観察することができる。
More preferably, the transmitting surface 5 has a function of reducing the diameters of the chief ray bundle L CR and the on-axis and off-axis bundles L MR by providing the transmitting surface 5 with a power and a refracting surface. become. Similarly, even if the light flux diameters of the principal ray bundle L CR and the on-axis and off-axis rays L MR on the reflecting surface are small by making the transmitting surface 6 a refracting surface with power, it is possible for the observer to see it on the transmitting surface 6. It is possible to increase the diameters of the chief ray bundle L CR reaching the pupil 4 and the on-axis and off-axis bundles L MR . That is, the transmissive surfaces 5 and 6 help to correct off-axis aberrations of field curvature and coma, respectively, so that the observer can observe a clearer and flatter image.

【0031】以上において、さらに好ましくは、観察者
に更に広い観察画角を提供する視覚表示装置を得るため
に、上記の2つの反射面の中、少なくとも1つを正のパ
ワーを持つ凹面にすることが好ましい。観察者に更に広
い観察画角を提供するためには、観察者の瞳4に届く光
束を遮らないように2次元画像表示素子1と第1の反射
面2との間隔が充分大きい必要がある。このためには、
光学系の前側焦点位置が第1の反射面2より遠くに位置
していることが重要で、接眼光学系を構成するプリズム
7の反射面のパワー配分を考慮する必要がある。第2の
発明は、上記ですでに説明したように、プリズム7を構
成する2つの透過面5、6は、主に反射面に入射する光
束径を小さくする役割を担っている。一方、プリズム7
を構成する反射面2、3は、主に接眼光学系の前側焦点
位置と後側焦点位置を決める役割を担っている。そこ
で、接眼光学系を2つの反射面2、3で構成したとき
に、反射面のパワー配分が光学系の前側及び後側焦点位
置に与える影響について詳細に説明する。
In the above, more preferably, at least one of the above-mentioned two reflecting surfaces is a concave surface having a positive power, in order to obtain a visual display device that provides a wider viewing angle of view to the observer. It is preferable. In order to provide the observer with a wider viewing angle, it is necessary that the distance between the two-dimensional image display element 1 and the first reflecting surface 2 is sufficiently large so as not to block the light flux reaching the pupil 4 of the observer. . For this,
It is important that the front focal position of the optical system is located farther than the first reflecting surface 2, and it is necessary to consider the power distribution of the reflecting surface of the prism 7 that constitutes the eyepiece optical system. In the second invention, as already described above, the two transmission surfaces 5 and 6 forming the prism 7 play a role of mainly reducing the diameter of the light beam incident on the reflection surface. On the other hand, the prism 7
The reflecting surfaces 2 and 3 constituting the main component mainly play a role of determining the front focus position and the rear focus position of the eyepiece optical system. Therefore, when the eyepiece optical system is composed of two reflecting surfaces 2 and 3, the influence of the power distribution of the reflecting surfaces on the front and rear focal positions of the optical system will be described in detail.

【0032】以下、第1〜第3の発明の作用を、図4
(a)と図4(b)を用いて、詳細に説明する。図4
(a)は、接眼光学系を反射平面と反射凹面で構成した
ときの視覚表示装置を偏芯していない屈折光学系の状態
に置き換えた図で、図4(b)は、接眼光学系を2つの
反射凹面で構成したときの視覚表示装置を偏芯していな
い屈折光学系の状態に置き換えた図である。
The operation of the first to third inventions will be described below with reference to FIG.
This will be described in detail with reference to (a) and FIG. 4 (b). Figure 4
FIG. 4A is a diagram in which the visual display device when the eyepiece optical system is composed of a reflection plane and a reflection concave surface is replaced with a state of a decentered refraction optical system, and FIG. 4B shows the eyepiece optical system. It is the figure which replaced the state of the refractive optical system which is not eccentric with the visual display device when it comprised by two reflective concave surfaces.

【0033】図4(a)と図4(b)において、2次元
画像表示素子を1、2次元画像表示素子1から出る光束
を最初に反射する面を2、反射面2で反射された光束を
観察者の瞳に向かって反射する面を3、観察者の瞳を4
とし、前側焦点位置(2次元表示素子1位置)をF0
後側焦点位置(観察者の瞳4位置)をF1 、光学系の焦
点距離をf、第1の反射面2と第2の反射面3のそれぞ
れの焦点距離をf1 とf2 、前側焦点距離をff1、後
側焦点距離をbf1、第1の反射面2と第2の反射面3
の間隔をdとする。
In FIGS. 4 (a) and 4 (b), the two-dimensional image display device is 1, the light beam emitted from the two-dimensional image display device 1 is first reflected on the surface 2, and the light beam reflected by the reflection surface 2 is reflected. To the observer's pupil, and the observer's pupil to 4
And the front focus position (the position of the two-dimensional display element 1) is F 0 ,
The rear focal position (the position of the observer's pupil 4) is F 1 , the focal length of the optical system is f, the focal lengths of the first reflecting surface 2 and the second reflecting surface 3 are f 1 and f 2 , respectively. The focal length is ff1, the rear focal length is bf1, the first reflecting surface 2 and the second reflecting surface 3
Let d be the interval of.

【0034】さらに、図4(a)では、光学系の主点を
H、反射凹面3と光軸との交点をOとし、図4(b)で
は、光学系の主点をH1 とH2 、反射凹面2と3の光軸
との交点をそれぞれO1 とO2 とする。
Further, in FIG. 4A, the principal point of the optical system is H, and the intersection of the reflection concave surface 3 and the optical axis is O. In FIG. 4B, the principal points of the optical system are H 1 and H. 2 and the intersections of the reflecting concave surfaces 2 and 3 with the optical axis are O 1 and O 2 , respectively.

【0035】まず、接眼光学系を反射平面と反射凹面で
構成した場合について説明する。第1の反射面2が全く
パワーを持たない平面であるため、接眼光学系の主点H
は反射凹面3の箇所に一致して位置しており、反射凹面
3の持つ焦点距離f2 が光学系の前側焦点位置F0 と後
側焦点位置F1 を決めていることになる。2次元画像表
示素子1でのテレセントリック性を向上し、かつ、観察
者の瞳4に明るさにムラのない映像を表示するために
は、反射凹面3の焦点位置F0 とF1 に2次元画像表示
素子1と観察者の瞳4がそれぞれ位置する必要がある。
しかし、この条件を満たす視覚表示装置を得ようとする
と、光学系の前側焦点距離ff1の途中に第1の反射面
2が位置してしまうため、2次元画像表示素子1と反射
平面2との間隔が小さくなり、観察者の観察可能な光束
範囲を2次元画像表示素子1と反射平面2が遮ってしま
い、観察者の観察可能な範囲が小さくなる恐れがある。
First, the case where the eyepiece optical system is composed of a reflecting flat surface and a reflecting concave surface will be described. Since the first reflecting surface 2 is a plane having no power, the principal point H of the eyepiece optical system is
Is located at the position of the reflection concave surface 3, and the focal length f 2 of the reflection concave surface 3 determines the front focus position F 0 and the rear focus position F 1 of the optical system. In order to improve the telecentricity of the two-dimensional image display element 1 and to display an image with uniform brightness on the pupil 4 of the observer, two-dimensional images are formed at the focal positions F 0 and F 1 of the reflective concave surface 3. The image display element 1 and the observer's pupil 4 need to be located respectively.
However, when trying to obtain a visual display device that satisfies this condition, the first reflecting surface 2 is located in the middle of the front focal length ff1 of the optical system, so that the two-dimensional image display element 1 and the reflecting plane 2 are separated from each other. Since the interval becomes small, the two-dimensional image display element 1 and the reflection plane 2 block the light flux range that the observer can observe, and the observer's observable range may be reduced.

【0036】接眼光学系のサイズを変えることなく、観
察者の観察可能な範囲を広げるためには、反射平面2と
反射凹面3の間隔dは不変で、かつ、反射平面2と前側
焦点位置(2次元画像表示素子1位置)F0 との間隔が
充分大きくなければいけない。そのためには、反射平面
2の近傍に主点が位置して、前側焦点位置F0 を第1の
反射面2から遠ざける必要がある。主点が反射凹面3以
外の箇所に位置するためには、反射凹面3の他に正のパ
ワーを持つ反射面が接眼光学系に含まれ、接眼光学系が
2つの主点を持つ必要がある。
In order to widen the observable range of the observer without changing the size of the eyepiece optical system, the distance d between the reflection plane 2 and the reflection concave surface 3 is unchanged, and the reflection plane 2 and the front focus position ( The distance from the two-dimensional image display element 1 position F 0 must be sufficiently large. For that purpose, it is necessary to locate the principal point near the reflection plane 2 and keep the front focus position F 0 away from the first reflection surface 2. In order for the principal point to be located at a position other than the reflecting concave surface 3, the reflecting surface having positive power must be included in the eyepiece optical system in addition to the reflecting concave surface 3, and the eyepiece optical system must have two principal points. .

【0037】そこで、接眼光学系を2つの正のパワーを
持つ反射面で構成した場合について説明する。接眼光学
系のそれぞれの主点H1 とH2 の位置は以下の式で定義
される。
Therefore, a case where the eyepiece optical system is composed of two reflecting surfaces having positive power will be described. The positions of the principal points H 1 and H 2 of the eyepiece optical system are defined by the following equations.

【0038】H1 1 =fd/f22 2 =−fd/f1 接眼光学系に正のパワーを持つ反射面が1面のみ含まれ
ているときには、反射凹面3の焦点距離f2 が接眼光学
系の焦点距離fとなっていた。接眼光学系を2つの正の
パワーを持つ反射面で構成するときに、前記焦点距離f
が不変となるように、それぞれの反射面2と3の焦点距
離f1 とf2 を決定し、かつ、接眼光学系のサイズが大
きくならないように、それぞれの反射面2と3の間隔d
も不変としたとき、 H1 1 <d の式が当てはまれば、前側焦点位置F0 を決める主点H
1 は、2つの反射凹面の間に位置することになり、前側
焦点位置F0 を第1の反射面2から遠ざけることができ
る。
H 1 O 1 = fd / f 2 H 2 O 2 = -fd / f 1 When the eyepiece optical system includes only one reflecting surface having positive power, the focal length f of the reflecting concave surface 3 is f 1. 2 was the focal length f of the eyepiece optical system. When the eyepiece optical system is composed of two reflecting surfaces having positive power, the focal length f
, The focal lengths f 1 and f 2 of the reflecting surfaces 2 and 3 are determined, and the distance d between the reflecting surfaces 2 and 3 is set so that the size of the eyepiece optical system does not increase.
If the equation H 1 O 1 <d is true, then the principal point H that determines the front focus position F 0
Since 1 is located between the two reflecting concave surfaces, the front focus position F 0 can be moved away from the first reflecting surface 2.

【0039】視覚表示装置は正のパワーを持ち、かつ、
この視覚表示装置を構成する反射面2と3も正のパワー
を持つので、以下の式が成り立つ。
The visual display device has positive power and
Since the reflecting surfaces 2 and 3 constituting this visual display device also have positive power, the following formula is established.

【0040】f<f2 この両辺にdをかけると、 fd<f2 d fd/f2 < d H1 1 <d となり、前側焦点位置F0 を決める主点H1 は、2つの
反射凹面の間に位置し、2次元画像表示素子1と第1の
反射凹面2の間隔はより大きくなる。この結果、2次元
画像表示素子1と反射凹面2の間を通ることができる光
束の範囲は大きくなるので、観察者に更に広画角の観察
像を提供することが可能になる。
F <f 2 When both sides are multiplied by d, fd <f 2 d fd / f 2 <d H 1 O 1 <d, and the principal point H 1 which determines the front focal point F 0 is two reflections. Located between the concave surfaces, the two-dimensional image display element 1 and the first reflective concave surface 2 have a larger distance. As a result, the range of the light flux that can pass between the two-dimensional image display element 1 and the reflective concave surface 2 becomes large, so that the observer can be provided with an observation image with a wider field angle.

【0041】また、接眼光学系を構成するプリズム7の
2つの反射面2、3両方に正のパワーを持たせること
で、後側焦点距離bf1が短くなり、アイリリーフが小
さくなる。これは、第2の反射面3と観察者の瞳4の間
隔を決める主点H2 が、第2の反射面3位置から第1の
反射面2の方向へ移動したためである。充分なアイリリ
ーフが確保できないと、視覚表示装置が観察者の瞼や額
に接触してしまう。このため、充分なアイリリーフを確
保し、かつ、視覚表示装置のサイズをコンパクトにする
ためには、以下の条件式を満足することが好ましい。
Further, by giving positive power to both of the two reflecting surfaces 2 and 3 of the prism 7 constituting the eyepiece optical system, the rear focal length bf1 is shortened and the eye relief is reduced. This is because the principal point H 2 that determines the distance between the second reflecting surface 3 and the observer's pupil 4 has moved from the position of the second reflecting surface 3 toward the first reflecting surface 2. If sufficient eye relief cannot be secured, the visual display device will come into contact with the observer's eyelids and forehead. Therefore, in order to secure a sufficient eye relief and to make the size of the visual display device compact, it is preferable to satisfy the following conditional expression.

【0042】30<f<100〔mm〕 接眼光学系の合成焦点距離fが、上記条件式の上限の1
00を越えると、視覚表示装置のサイズが大きくなりす
ぎてしまい、上記条件式の下限の30を越えると、充分
なアイリリーフが確保できなくなる。
30 <f <100 [mm] The combined focal length f of the eyepiece optical system is 1 which is the upper limit of the above conditional expression.
When it exceeds 00, the size of the visual display device becomes too large, and when it exceeds the lower limit of 30 of the above conditional expression, sufficient eye relief cannot be secured.

【0043】また、接眼光学系を構成するプリズム7の
2つの反射面2、3を両方正のパワーを持つ凹面で構成
した場合、さらに好ましくは、観察者の目の疲労を軽減
するために、2次元画像表示素子1の第2の反射面3側
をその観察者の瞳4側より観察者の視軸Zに近づけるよ
うに傾斜させることが好ましい。
Further, when the two reflecting surfaces 2 and 3 of the prism 7 constituting the eyepiece optical system are both concave surfaces having positive power, more preferably, in order to reduce the fatigue of the eyes of the observer, It is preferable to incline the second reflection surface 3 side of the two-dimensional image display element 1 from the pupil 4 side of the observer so as to be closer to the visual axis Z of the observer.

【0044】以下、この作用の説明を図5と図6を用い
て行う。図5において、2次元画像表示素子を1、プリ
ズム7を構成する第1の透過面を5、第1の反射面を
2、第2の反射面を3、第2の透過面を6、観察者の瞳
位置を4、観察者の視軸をZとし、観察者の瞳から見た
上側軸外光束をLUP、観察者の瞳から見た下側軸外光束
をLLOW 、観察者の瞳4から見た軸上光束をLとする。
The operation will be described below with reference to FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, the two-dimensional image display element is 1, the first transmissive surface forming the prism 7 is 5, the first reflective surface is 2, the second reflective surface is 3, and the second transmissive surface is 6. The observer's pupil position is 4, the observer's visual axis is Z, the upper off-axis light flux seen from the observer's pupil is L UP , and the lower off-axis light flux seen from the observer's pupil is L LOW . The on-axis light flux seen from the pupil 4 is L.

【0045】図5から明らかなように、下側軸外光束L
LOW は上側軸外光束LUPと比較して、第1の反射面2か
ら第2の反射面3までの距離は短く、2次元画像表示素
子1から第1の反射面2までの距離は長くなる。上側軸
外光束LUPと下側軸外光束LLOW が受ける光学系のパワ
ー配分の違いを図6に示す。図6から明らかなように、
下側軸外光束LLOW の前側焦点位置FO は、上側軸外光
束LUPの前側焦点位置FO より光学系に近づいて位置す
ることになり(図6(a)は上側軸外光束LUPに対応
し、図6(b)は下側軸外光束LLOW に対応する。)、
この結果、観察者の瞳4に到る下側軸外光束LLOW は像
を無限遠に投影しているようには観察されず、観察者は
下側の像を観察するときには目の焦点を無限遠より近く
に合わせ直す必要が生じてしまう。これは、観察者が目
に疲労を感じる恐れがあり、好ましくない。
As is apparent from FIG. 5, the lower off-axis light flux L
LOW has a shorter distance from the first reflecting surface 2 to the second reflecting surface 3 than the upper off-axis light flux L UP, and has a longer distance from the two-dimensional image display element 1 to the first reflecting surface 2. Become. FIG. 6 shows the difference in the power distribution of the optical system received by the upper off-axis light flux L UP and the lower off-axis light flux L LOW . As is clear from FIG.
The front focus position F O of the lower off-axis light flux L LOW is located closer to the optical system than the front focus position F O of the upper off-axis light flux L UP (FIG. 6A shows the upper off-axis light flux L O ). corresponding to UP, FIG. 6 (b) corresponds to the lower off-axis light beam L LOW.),
As a result, the lower off-axis light flux L LOW reaching the observer's pupil 4 is not observed as if it is projecting the image at infinity, and the observer focuses the eye when observing the lower image. It will be necessary to adjust the distance closer to infinity. This is not preferable because the observer may feel tired in the eyes.

【0046】そこで、2次元画像表示素子1の第2の反
射面3側を観察者の瞳4側より観察者の視軸Zに近づけ
るように傾斜させ、図5の8の位置に移動することで、
下側軸外光束LLOW の前側焦点位置FO を光学系に近づ
け、観察者が下側の像を観察するときにも無限遠の像を
観察できるようにし、観察者の目の疲労を軽減するよう
な構成をとることが好ましい。
Therefore, the second reflecting surface 3 side of the two-dimensional image display element 1 is tilted so as to be closer to the observer's visual axis Z than the observer's pupil 4 side, and is moved to the position 8 in FIG. so,
The front focal position F O of the lower off-axis light flux L LOW is brought closer to the optical system so that the observer can observe an image at infinity even when observing the lower image, thereby reducing the eyestrain of the observer. It is preferable to adopt such a configuration.

【0047】さらに好ましくは、観察者に更に広い観察
画角と更に長いアイリリーフを提供する視覚表示装置を
得るために、接眼光学系を構成する2つの反射面の中、
少なくとも1つを単体の裏面鏡とすることが好ましい。
この点を図7を用いて詳細に説明する。図7は、2次元
画像表示素子から出る主光線が最初に反射する凹面鏡を
裏面鏡としたときの視覚表示装置の断面図で、2次元画
像表示素子を1、第1の反射面を持つ裏面鏡を9、裏面
鏡の屈折面を10、裏面鏡の反射面を2、第2の反射面
である凹面鏡を3、観察者の瞳位置を4とする。
More preferably, in order to obtain a visual display device which provides a wider viewing angle of view and a longer eye relief to the observer, of the two reflecting surfaces constituting the eyepiece optical system,
It is preferable to use at least one back mirror.
This point will be described in detail with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of a visual display device in which a concave mirror that first reflects a principal ray emitted from a two-dimensional image display element is a rear surface mirror, and the two-dimensional image display element is a back surface having a first reflection surface. The mirror is 9, the refracting surface of the back mirror is 10, the reflecting surface of the back mirror is 2, the concave mirror which is the second reflecting surface is 3, and the observer's pupil position is 4.

【0048】第1の反射面2を負パワーを持つ屈折面1
0を持つ裏面鏡9として構成することで、第1の反射面
2を持つ裏面鏡9の焦点距離は従来のものより長くな
る。上記の主点位置を決める定義式から、これは、光学
系の後側焦点位置(観察者の瞳4位置)を決める主点H
1 を第2の反射面3に近づけて、後側焦点位置F1 (観
察者の瞳4位置)を第2の反射面3から更に遠くに位置
させることになり、観察者に更に長いアイリリーフを提
供することができる。また、第1の反射面2と2次元画
像表示素子1の間に負パワーを持つ屈折面10を配置す
ることで、第2の反射面3が持つパワーが同じで前側焦
点位置(2次元画像表示素子1位置)を決める主点H0
が従来と同じ位置にあっても、前側焦点位置F0 (2次
元画像表示素子1位置)を光学系より遠ざけることがで
きる。この結果、観察者の瞳4に届く光束の範囲が広が
り、観察者により広画角の像を提供することができる。
The first reflecting surface 2 is a refracting surface 1 having negative power.
By constructing the backside mirror 9 having 0, the focal length of the backside mirror 9 having the first reflecting surface 2 becomes longer than the conventional one. From the above-mentioned defining equation for determining the principal point position, this is the principal point H for determining the rear focus position of the optical system (the position of the observer's pupil 4).
1 is brought closer to the second reflecting surface 3 so that the rear focal point position F 1 (position of the observer's pupil 4) is located further away from the second reflecting surface 3 and the eye relief for the observer is longer. Can be provided. Further, by disposing the refracting surface 10 having a negative power between the first reflecting surface 2 and the two-dimensional image display element 1, the power of the second reflecting surface 3 is the same and the front focal position (two-dimensional image). Principal point H 0 that determines the position of the display element 1)
Even if is at the same position as in the prior art, the front focus position F 0 (position of the two-dimensional image display element 1) can be moved away from the optical system. As a result, the range of the light flux reaching the observer's pupil 4 is expanded, and the observer can be provided with an image with a wide angle of view.

【0049】また、第2の反射面3を裏面鏡として構成
した場合にも、上述したのと同様の作用によって、更に
広画角の観察像と長いアイリリーフを提供することが可
能である。
Even when the second reflecting surface 3 is formed as a back surface mirror, it is possible to provide an observation image with a wider angle of view and a longer eye relief by the same operation as described above.

【0050】さらに好ましくは、第1の発明及び第2の
発明において、観察者によりクリアな像を提供するため
に、接眼光学系を構成する2つの反射面又は少なくとも
1つの裏面鏡の屈折面の中、少なくとも1つの面を、光
軸と反射面又は屈折面とが交わる点を交点とし、その交
点を通るその反射面又は屈折面の法線と光軸を含む平面
内での曲率半径と、この平面と直交しかつ上記の法線を
含む平面内での曲率半径とが異なるような面とすること
が好ましい。
More preferably, in the first invention and the second invention, in order to provide a clear image to the observer, the two reflecting surfaces or at least one refracting surface of the rear surface mirror constituting the eyepiece optical system are provided. Among them, at least one surface, the intersection of the intersection of the optical axis and the reflection surface or the refraction surface, the radius of curvature in the plane including the normal line of the reflection surface or the refraction surface passing through the intersection point and the optical axis, It is preferable that the surface is orthogonal to this plane and has a different radius of curvature in the plane including the normal line.

【0051】以下、この作用を、図8と図9を用いて、
詳細に説明する。図8は、2次元画像表示素子1の中心
から観察者の瞳4の中心をつなぐ軸上主光線(光軸)と
反射面2、3との交点を反射面の中心とすると、反射面
の中心を通る法線と上記光軸を含む平面内での反射面の
曲率半径と、この平面と直交しかつ上記法線を含む平面
内の反射面の曲率半径が同じときの、視覚表示装置の立
体図である。図9は、第1の反射面2の上記のそれぞれ
の平面内での曲率半径が異なるときの視覚表示装置の立
体図である。以下、説明の都合上、上記のそれぞれの平
面を反射面又は屈折面の子午面と反射面又は屈折面の球
欠面と定義する。
Hereinafter, this action will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
The details will be described. FIG. 8 shows that when the intersection of the axial principal ray (optical axis) connecting the center of the observer's pupil 4 with the center of the reflecting surface 2, 3 is the center of the reflecting surface, When the radius of curvature of the reflecting surface in a plane including the normal line passing through the center and the optical axis and the radius of curvature of the reflecting surface in the plane orthogonal to the plane and including the normal line are the same, It is a three-dimensional figure. FIG. 9 is a stereoscopic view of the visual display device when the radii of curvature of the first reflecting surface 2 in the respective planes are different. Hereinafter, for convenience of description, the respective planes will be defined as the meridional surface of the reflecting surface or the refracting surface and the spherical surface of the reflecting surface or the refracting surface.

【0052】さらに、以下、説明の都合上、2次元画像
表示素子1を出て観察者の瞳4に届く光束の中、観察者
の瞳4の球欠面内にのみ光束の成分を持つものを球欠面
内の光束、観察者の瞳の子午面内にのみ光束の成分を持
つものを子午面内の光束と定義する。
Further, for the sake of convenience of explanation, among the light fluxes that exit the two-dimensional image display element 1 and reach the pupil 4 of the observer, those having a light flux component only within the spherical surface of the pupil 4 of the observer. Is defined as a luminous flux in the meridional plane, and a luminous flux component only in the meridian plane of the observer's pupil is defined as a luminous flux in the meridional plane.

【0053】図8(a)と図9(a)は、観察者の瞳4
にできる球欠像の一部を示す図で、図8(b)と図9
(b)は、観察者の瞳4にできる子午像の一部を示す図
である。球欠像と子午像が結像する位置を見やすくする
ために、光線は観察者の瞳4から2次元画像表示素子1
への逆光線追跡が示されている。
FIGS. 8A and 9A show the pupil 4 of the observer.
FIG. 8 (b) and FIG.
(B) is a figure which shows a part of meridian image formed in an observer's pupil 4. In order to make it easy to see the positions where the spherical image and meridian image are formed, the light rays are transmitted from the observer's pupil 4 to the two-dimensional image display element 1.
Back ray tracing to is shown.

【0054】図8、図9において、2次元映像表示素子
を1、第1の反射面を2、第2の反射面を3、観察者の
瞳位置を4とする。反射面2の子午面内と反射面2の球
欠面内での曲率半径が同じときは、図8(a)に示すよ
うに、球欠像は2次元画像表示素子1の後側に位置して
おり、これは言い換えれば、2次元画像表示素子1を出
る球欠面内の光束は、観察者の瞳位置4の後側に結像す
ることになる。また、図8(b)に示すように、子午像
は2次元画像表示素子1の前側に位置しており、これは
言い換えれば、2次元画像表示素子1を出る子午面内の
光束は、観察者の瞳位置4の前側に結像することにな
る。すなわち、視覚表示装置に存在する非点隔差は大き
く、観察者が観察する像が高い解像度を必要とするとき
には、観察者は充分クリアな像を観察できない恐れがあ
る。
8 and 9, the two-dimensional image display element is 1, the first reflecting surface is 2, the second reflecting surface is 3, and the observer's pupil position is 4. When the radii of curvature in the meridional surface of the reflecting surface 2 and the spherical surface of the reflecting surface 2 are the same, the spherical image is located on the rear side of the two-dimensional image display element 1 as shown in FIG. In other words, this means that the light flux in the spherical surface exiting the two-dimensional image display element 1 forms an image on the rear side of the observer's pupil position 4. Further, as shown in FIG. 8B, the meridian image is located on the front side of the two-dimensional image display element 1. In other words, the luminous flux in the meridional plane exiting the two-dimensional image display element 1 is observed. The image is formed in front of the pupil position 4 of the person. That is, the astigmatic difference existing in the visual display device is large, and when the image observed by the observer requires high resolution, the observer may not be able to observe a sufficiently clear image.

【0055】そこで、観察者によりクリアな解像度の高
い像を提供するためには、接眼光学系を構成する2つの
反射面又は少なくとも1つの裏面鏡の屈折面の中、少な
くとも1つの面を、面の子午面内と球欠面内とで曲率半
径が異なるような形状にすることが好ましい。図8
(a)と(b)が示すように、接眼光学系によって受け
る正のパワーは、球欠面内の光束より子午面内の光束の
方が強く、球欠面内の光束の焦点距離は子午面内の光束
の焦点距離より長くなる。この焦点距離の差を小さくす
るためには、反射面の球欠面内での正のパワーを子午面
内での正のパワーより強くするか、もしくは、裏面鏡の
屈折面の球欠面内での負のパワーを子午面内での負のパ
ワーより弱くすることが好ましい。視覚表示装置を構成
する反射面の中、1つの反射面の球欠面内の正のパワー
を子午面内の正のパワーより強くした例を図9(a)と
(b)に示す。図9(a)と(b)が示すように、非点
隔差が小さくなり、この結果、観察者に解像度の高い像
を提供できる。
Therefore, in order to provide a clear and high-resolution image to the observer, at least one of the two reflecting surfaces or the refracting surface of the at least one rear-view mirror constituting the eyepiece optical system is to be a surface. It is preferable that the radius of curvature be different between the meridional surface and the spherically absent surface. Figure 8
As shown in (a) and (b), the positive power received by the ocular optical system is stronger in the meridional plane than in the spherical plane, and the focal length of the luminous flux in the spherical plane is meridian. It becomes longer than the focal length of the in-plane light flux. To reduce this difference in focal length, make the positive power in the spherical surface of the reflecting surface stronger than the positive power in the meridional surface, or in the spherical surface of the refracting surface of the rear surface mirror. It is preferable that the negative power at is weaker than the negative power in the meridian plane. 9 (a) and 9 (b) show an example in which the positive power in the spherical surface of one of the reflecting surfaces constituting the visual display device is made stronger than the positive power in the meridional surface. As shown in FIGS. 9A and 9B, the astigmatic difference is reduced, and as a result, an image with high resolution can be provided to the observer.

【0056】また、さらに好ましくは、第2の発明にお
いて、観察者によりクリアな像を提供するために、プリ
ズムを構成する2つの反射面又は2つの透過面の中、少
なくとも1つの面を、光軸と反射面又は透過面とが交わ
る点を交点とし、その交点を通るその反射面又は透過面
の法線と光軸を含む平面内での曲率半径と、この平面と
直交しかつ上記の法線を含む平面内での曲率半径とが異
なるような面とすることが好ましい。
More preferably, in the second invention, in order to provide a clearer image to the observer, at least one of the two reflecting surfaces or the two transmitting surfaces constituting the prism is light-exposed. The intersection of the axis and the reflecting or transmitting surface is taken as the intersection, and the radius of curvature in the plane containing the optical axis and the normal of the reflecting or transmitting surface passing through the intersection and the orthogonal to this plane and the above-mentioned method. It is preferable that the surface has a different radius of curvature in a plane including the line.

【0057】以下、説明の都合上、上記それぞれの平面
を反射面又は透過面の子午面と球欠面と定義する。ま
た、2次元画像表示素子1を出て観察者の瞳4の届く光
束の中、観察者の瞳の球欠面内にのみ光束の成分を持つ
ものを球欠面内の光束、観察者の瞳の子午面内にのみ光
束の成分を持つものを子午面内の光束と定義する。
For convenience of explanation, each of the above planes will be defined as a meridional surface of a reflecting surface or a transmitting surface and a spherical surface. Further, among the light fluxes that have exited the two-dimensional image display element 1 and reach the observer's pupil 4, those having a light flux component only in the spherically absent surface of the observer's pupil are the light fluxes in the aspherical surface, A light beam having a light beam component only in the meridian plane of the pupil is defined as a light beam in the meridian plane.

【0058】以下、この作用を、図10を用いて、詳細
に説明する。図10は、ブリズム7を構成する反射面と
透過面の子午面内と球欠面内での曲率半径が等しいとき
の視覚表示装置の断面図である。球欠像と子午像が結像
する位置を見やすくするために、光線は観察者の瞳4か
ら2次元画像表示素子1への逆光線追跡で示されてい
る。図10において、2次元画像表示素子を1、プリズ
ム7を構成する第1の透過面を5、第1の反射面2、第
2の反射面を3、第2の透過面を6、観察者の瞳位置を
4とし、球欠像の結像面をIX 、子午像の結像面をIY
として示す。
Hereinafter, this operation will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of the visual display device when the radii of curvature of the reflecting surface and the transmitting surface of the rhythm 7 are the same in the meridional surface and in the spherical surface. In order to make it easy to see the positions where the spherical image and the meridian image are formed, the light rays are shown by backward ray tracing from the observer's pupil 4 to the two-dimensional image display element 1. In FIG. 10, the two-dimensional image display element is 1, the first transmissive surface constituting the prism 7 is 5, the first reflective surface 2, the second reflective surface 3 and the second transmissive surface 6, and the observer. The pupil position of 4 is 4, the image plane of the spherical image is I X , and the meridian image plane is I Y
Show as.

【0059】反射面と透過面の子午面内と球欠面内での
曲率半径が同じときは、図10に示すように、球欠像の
結像面IX は2次元画像表示素子1の後側に位置してお
り、これは言い換えれば、2次元画像表示素子1を出る
球欠面内の光束は、観察者の瞳位置4の後側に結像する
ことになる。一方、子午像の結像面IY は2次元画像表
示素子1の前側に位置しており、これは言い換えれば、
2次元画像表示素子1を出る子午面内の光束は、観察者
の瞳位置4の前側に結像することになる。すなわち、視
覚表示装置に存在する非点隔差は大きく、観察者が観察
する像が高い解像度を必要とするときには、観察者は充
分クリアな像を観察できない恐れがある。
When the reflecting surface and the transmitting surface have the same radius of curvature in the meridional surface and in the spherical surface, as shown in FIG. 10, the image surface I X of the spherical image is the image plane of the two-dimensional image display element 1. It is located on the rear side, in other words, the light flux in the spherical surface exiting the two-dimensional image display element 1 is imaged on the rear side of the observer's pupil position 4. On the other hand, the image plane I Y of the meridian image is located on the front side of the two-dimensional image display element 1, which in other words,
The light flux in the meridional plane that exits the two-dimensional image display element 1 is focused on the front side of the observer's pupil position 4. That is, the astigmatic difference existing in the visual display device is large, and when the image observed by the observer requires high resolution, the observer may not be able to observe a sufficiently clear image.

【0060】そこで、観察者によりクリアな解像度の高
い像を提供するためには、プリズム7を構成する反射面
2、3及び透過面5、6の中、少なくとも1つを、反射
面又は透過面の子午面内と球欠面内とで曲率半径が異な
るような形状にすることが好ましい。上述したように、
接眼光学系によって受ける正のパワーは、球欠面内の光
束より子午面内の光束の方が強く、球欠面内の光束の焦
点距離は子午面内の光束の焦点距離より長くなる。より
解像度の高いクリアな像を得るためには、この焦点距離
の差を小さくする必要がある。このためには、反射面又
は透過面の球欠面内のパワーを子午面内での正のパワー
より強くし、球欠面内の光束の焦点距離を短くすること
が重要となる。
Therefore, in order to provide a clear and high-resolution image to the observer, at least one of the reflecting surfaces 2 and 3 and the transmitting surfaces 5 and 6 forming the prism 7 is a reflecting surface or a transmitting surface. It is preferable that the radius of curvature be different between the meridional surface and the spherically absent surface. As mentioned above,
The positive power received by the eyepiece optical system is stronger in the light flux in the meridional plane than in the light flux in the spherical surface, and the focal length of the light flux in the spherical surface is longer than the focal length of the light flux in the meridional surface. In order to obtain a clear image with higher resolution, it is necessary to reduce this difference in focal length. For this purpose, it is important to make the power in the spherical surface of the reflecting surface or the transmitting surface stronger than the positive power in the meridional surface and shorten the focal length of the light beam in the spherical surface.

【0061】さて、以上の本発明をスーパーインポーズ
機能(電子画像と外界像を重ね合わせて同時に表示する
機能)を持つ視覚表示装置として活用するためには、接
眼光学系を構成する2つの反射面の中、少なくとも1つ
を半透過面とすることが必要である。
In order to utilize the above-described present invention as a visual display device having a superimposing function (a function of displaying an electronic image and an external image in an overlapping manner at the same time), two reflections constituting an eyepiece optical system are used. It is necessary that at least one of the surfaces is a semitransparent surface.

【0062】観察者が正面の外界の光景と2次元画像表
示素子1から観察者の瞳4に伝達される電子画像を同時
に観察するためには、観察者の瞳4の正面に位置する第
2の反射面3を半透過面に置き換えればよい。
In order for the observer to simultaneously observe the front view of the outside world and the electronic image transmitted from the two-dimensional image display element 1 to the observer's pupil 4, the second image positioned in front of the observer's pupil 4 is used. The reflecting surface 3 of 1 may be replaced with a semi-transmissive surface.

【0063】本発明の視覚表示装置の場合、構成要素と
して反射面を半透過面に置き換えても、観察可能な画角
が小さくなったり、視覚表示装置のサイズが大きくなっ
たりすることはない。また、視覚表示装置がスーパーイ
ンポーズ機能を有していても、接眼光学系の構成要素の
中に半透過面は1つしか含まれておらず、かつ、2次元
画像表示素子と外界から観察者の瞳に届くそれぞれの光
束は半透過面の作用を1回しか受けないので、観察者の
瞳に届く光量の低下も、従来のものと比べてかなり小さ
くなる。本発明に使用される半透過面の透過率と反射率
の比は、2:8から8:2の範囲内で利用される。
In the case of the visual display device of the present invention, even if the reflective surface is replaced with a semi-transmissive surface as a constituent element, the observable angle of view and the size of the visual display device do not increase. Further, even if the visual display device has a superimpose function, only one semi-transmissive surface is included in the components of the eyepiece optical system, and the two-dimensional image display device and the outside world can be observed. Since each light flux reaching the observer's pupil is subjected to the action of the semi-transmissive surface only once, the decrease in the amount of light reaching the observer's pupil is considerably smaller than that of the conventional one. The transmissivity / reflectance ratio of the semi-transmissive surface used in the present invention is utilized in the range of 2: 8 to 8: 2.

【0064】また、このような光量を分割する手段とし
ては、面積として分割する方法、強度を分割する方法、
そしてさらに、その両方を利用する手段がある。上記の
面積で分割する方法を図11に示す。図11において、
ガラス又はプラスティック等の透明基板41上にアルミ
コーティング42を設ける。このアルミコーティング4
2は、数μmから0.1mm程度の網目状のメッシュに
コーティングされ、反射する部分と反射しないで透過す
る部分の面積の比よって全体的(マクロ的)な反射率と
透過率が設定される。
As means for dividing such a light quantity, there are a method of dividing as an area, a method of dividing intensity,
And yet, there are ways to use both. A method of dividing by the above area is shown in FIG. In FIG.
An aluminum coating 42 is provided on a transparent substrate 41 such as glass or plastic. This aluminum coating 4
No. 2 is coated on a mesh-like mesh of several μm to 0.1 mm, and the overall (macro) reflectance and transmittance are set by the ratio of the areas of the reflecting portion and the transmitting portion without reflecting. .

【0065】次に、光量的に透過と反射の光量を分割す
る手段を図12に示す。この方法は比較的容易に実現で
き、また、安価に製作することが可能である。図12に
示すように、半透過薄膜43をガラス又はプラスティッ
ク等の透明基板41の上にコーティングして、光量を分
割することができる。半透過薄膜43としては、Al
(アルミニウム)、Cr(クロム)等の金属薄膜が一般
的である。その他に、誘電体の多層膜としてSiO2
MgF2 等の薄膜を何層も組み合わせる方法が一般的で
ある。
Next, FIG. 12 shows means for dividing the transmitted and reflected light amounts in terms of light amount. This method is relatively easy to implement and inexpensive to fabricate. As shown in FIG. 12, a semi-transmissive thin film 43 can be coated on a transparent substrate 41 such as glass or plastic to divide the amount of light. As the semi-transmissive thin film 43, Al
Metal thin films such as (aluminum) and Cr (chrome) are common. In addition, as a dielectric multilayer film, SiO 2 ,
A general method is to combine a number of thin films of MgF 2 or the like.

【0066】光量的に透過と反射の光量を分割する手段
の別法として、偏光による方法を図13に示す。図13
において、ガラス又はプラスティック等の透明基板41
の上に偏光性半透過薄膜44をコーティングして、P偏
光とS偏向を選択的に透過又は反射させて分割するもの
であり、入射光のP偏光とS偏向の割合により反射率と
透過率が設定されるものである。さらに、以上の方法を
任意に組み合せて使用することも可能である。また、ホ
ログラフィック光学素子で透過と反射の光量を分割する
方法もある。
FIG. 13 shows a method using polarization as another method of dividing the quantity of transmitted light and the quantity of reflected light. FIG.
In, a transparent substrate 41 such as glass or plastic
Is coated with a polarizing semi-transmissive thin film 44 to selectively transmit or reflect P-polarized light and S-polarized light to divide the light, and reflectivity and transmittance are determined by the ratio of P-polarized light and S-polarized light of incident light. Is set. Furthermore, it is also possible to use any combination of the above methods. There is also a method of dividing the amount of light transmitted and reflected by a holographic optical element.

【0067】[0067]

【実施例】以下、本発明の視覚表示装置に用いられる接
眼光学系の実施例1〜10について説明をする。なお、
各実施例中での反射面、屈折面の面形状は、近軸曲率半
径を、X−Z平面(紙面に垂直な面)内での曲率半径を
x 、Y−Z平面内での曲率半径をRy とすると、次式
で表される。
EXAMPLES Examples 1 to 10 of the eyepiece optical system used in the visual display device of the present invention will be described below. In addition,
The surface shapes of the reflecting surface and the refracting surface in each example are as follows: paraxial radius of curvature is Rx , radius of curvature in XZ plane (plane perpendicular to the paper), and curvature in YZ plane. When the radius is R y , it is expressed by the following equation.

【0068】 Z=[(X2 /Rx )+(Y2 /Ry )]÷ [1+{1−(1+Kx )(X2 /Rx 2 ) −(1+Ky )(Y2 /Ry 2 )}1/2 ] +AR [ (1−AP)X2 + (1+AP)Y2 ] 2 +BR [ (1−BP)X2 + (1+BP)Y2 ] 3 ここで、Kx はX方向の円錐係数、Ky はY方向の円錐
係数、AR、BRはそれぞれ回転対称な4次、6次の非
球面係数、AP、BPはそれぞれ非回転対称な4次、6
次の非球面係数である。面形状が回転対称である場合に
は、Rx 、Kx、AP、BPは特に表示しない。また、
面形状が球面の場合には、Kx 、Ky 、AR、BR、A
P、BPは特に表示しない。
Z = [(X 2 / R x ) + (Y 2 / R y )] ÷ [1+ {1- (1 + K x ) (X 2 / R x 2 ) − (1 + K y ) (Y 2 / R y 2 )} 1/2 ] + AR [(1-AP) X 2 + (1 + AP) Y 2 ] 2 + BR [(1-BP) X 2 + (1 + BP) Y 2 ] 3 where K x is the X direction. The conical coefficient of K, K y is the conical coefficient in the Y direction, AR and BR are rotationally symmetric fourth-order and sixth-order aspherical coefficients, AP and BP are non-rotationally symmetric fourth-order, respectively.
The following aspherical coefficients. When the surface shape is rotationally symmetric, R x , K x , AP and BP are not particularly displayed. Also,
When the surface shape is spherical, K x , K y , AR, BR, A
P and BP are not particularly displayed.

【0069】実施例1 図14を参照にして実施例1の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、2は第1の反射
面、3は第2の反射面、4は観察者瞳位置、15は観察
者が正面を観察しているときの視軸である。この実施例
の場合、第1の反射面2は平面鏡であり、第2の反射面
3はパワーを持つ凹面鏡になっている。座標系を、図示
のように、観察者の左右方向の右から左を正方向とする
X軸、観察者の視軸15方向の眼球側から第2の反射面
3側を正方向とするZ軸、上下方向の下から上の正方向
とするY軸と定義する。
Example 1 An eyepiece optical system of Example 1 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display device, 2 is a first reflecting surface, 3 is a second reflecting surface, 4 is a viewer pupil position, and 15 is a visual axis when the viewer is observing the front. is there. In the case of this embodiment, the first reflecting surface 2 is a plane mirror and the second reflecting surface 3 is a concave mirror having power. As shown in the figure, the coordinate system is an X-axis whose right to left is a positive direction in the left-right direction of the observer, and Z is a positive direction from the eyeball side of the observer's visual axis 15 direction to the second reflecting surface 3 side. The axis is defined as the Y axis that extends from the bottom to the top in the vertical direction.

【0070】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳位置4から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。偏芯量と
傾き角は、第2の反射面3(面番号:2)については、
その面の頂点を通る中心軸のZ軸方向からの傾き角のみ
が与えられ、第1の反射面2(面番号:3)に関して
は、面の頂点の観察者瞳4中心からのY軸負方向及びZ
軸正方向への偏芯量と、その面の頂点を通る中心軸のZ
軸方向からの傾き角が与えられている。また、2次元画
像表示素子1(面番号:4)に関しては、その中心の観
察者瞳4中心からのY軸正方向及びZ軸正方向への偏芯
量と、その面の法線のZ軸方向からの傾き角が与えられ
ている。傾き角は、Z軸正方向からY軸正方向へ向かう
回転角(図では、反時計方向)を正方向の回転角とす
る。
The constituent parameters of this optical system are shown below, but the surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the observer pupil position 4 to the two-dimensional image display element 1. For the second reflecting surface 3 (surface number: 2), the eccentricity amount and the tilt angle are
Only the tilt angle of the central axis passing through the apex of the surface from the Z-axis direction is given, and with respect to the first reflecting surface 2 (surface number: 3), the Y-axis negative from the center of the observer pupil 4 at the apex of the surface is given. Direction and Z
Amount of eccentricity in the positive direction of the axis and Z of the central axis passing through the apex of the surface
The tilt angle from the axial direction is given. Further, regarding the two-dimensional image display element 1 (plane number: 4), the eccentric amount in the Y-axis positive direction and the Z-axis positive direction from the center of the observer's pupil 4 at the center, and the normal line Z of the plane. The tilt angle from the axial direction is given. Regarding the tilt angle, the rotation angle (counterclockwise in the figure) from the Z-axis positive direction to the Y-axis positive direction is the positive rotation angle.

【0071】また、面間隔は、観察者瞳4と第2の反射
面3の間については、観察者瞳4中心と第2の反射面3
のZ軸方向の間隔である。また、曲率半径の符号は、観
察者の瞳4から光線を逆追跡したとき、面形状が光線の
進行方向に凸面を向けているときは正とし、面形状が光
線の進行方向に凹面を向けているときは負とする。
As for the surface spacing, the distance between the observer pupil 4 and the second reflecting surface 3 is the center of the observer pupil 4 and the second reflecting surface 3.
In the Z-axis direction. The sign of the radius of curvature is positive when the ray is traced backwards from the observer's pupil 4 when the surface shape has a convex surface in the traveling direction of the light ray, and the surface shape has a concave surface in the traveling direction of the light ray. If negative, it is negative.

【0072】 面番号 曲率半径 間隔 偏芯量 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 56.00 2(3) Ry -112.00 0.00 22.5° Rx -96.16 (反射面) 3(2) ∞ 0.00 Y:-16.00 67.5° (反射面) Z: 40.00 4(1) ∞ Y: 13.38 90.0° (画像表示素子) Z: 40.00 上記実施例の画角は、左右画角が30°、上下画角が1
2°で、瞳径6mm、焦点距離56mm、Fナンバー
9.3である。
Surface Number Curvature Radius Interval Spacing Eccentricity Tilt Angle 1 (4) ∞ (Pupil) 56.00 2 (3) R y -112.00 0.00 22.5 ° R x -96.16 (Reflecting Surface) 3 (2) ∞ 0.00 Y:- 16.00 67.5 ° (Reflecting surface) Z: 40.00 4 (1) ∞ Y: 13.38 90.0 ° (Image display element) Z: 40.00 The angle of view in the above embodiment is 30 ° in left and right angles and 1 in vertical angle of view.
At 2 °, the pupil diameter is 6 mm, the focal length is 56 mm, and the F number is 9.3.

【0073】この実施例の収差補正状態を示すスポット
ダイアグラムを図24に示す。図24において、スポッ
トダイアグラムの左側の4つの数字の中、上段2つの数
字は、長方形の画面中央の座標(X,Y)を(0.0
0,0.00)、右端中央の座標を(0、00,−1.
00)、右上隅の座標を(1.00,−1.00)、上
端中央の座標を(1.00,0.00)のように表現し
た場合の座標(X,Y)を示し、下段の2つの数字は、
視軸(画面中央)に対して上記座標(X,Y)方向がな
す角度のX成分、Y成分(度表示)を示す。
A spot diagram showing the aberration correction state of this embodiment is shown in FIG. In FIG. 24, among the four numbers on the left side of the spot diagram, the two numbers in the upper row indicate the coordinates (X, Y) at the center of the rectangular screen ((0.0, Y)).
0, 0.00), and the coordinates of the center of the right end are (0, 00, -1.
00), the coordinates of the upper right corner are expressed as (1.00, -1.00), and the coordinates of the center of the upper end are expressed as (1.00, 0.00), the coordinates (X, Y) are shown. The two numbers are
The X and Y components (in degrees) of the angle formed by the coordinate (X, Y) direction with respect to the visual axis (center of the screen) are shown.

【0074】実施例2 図15を参照にして実施例2の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、2は第1の反射
面、3は第2の反射面、4は観察者瞳位置、15は観察
者が正面を観察しているときの視軸である。この実施例
の構成は実施例1と基本的に同じであるが、第1の反射
面2がパワーを持つ凹面鏡となっている。
Example 2 An eyepiece optical system of Example 2 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display device, 2 is a first reflecting surface, 3 is a second reflecting surface, 4 is a viewer pupil position, and 15 is a visual axis when the viewer is observing the front. is there. The structure of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but the first reflecting surface 2 is a concave mirror having power.

【0075】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳4位置から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系の
とり方、偏芯量と傾き角の与え方は、実施例1と同様で
ある。また、観察者瞳4と第2の反射面3の間の面間隔
の表示の仕方、曲率半径の符号も実施例1と同様であ
る。
The constituent parameters of this optical system are shown below, but the surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the position of the observer's pupil 4 toward the two-dimensional image display element 1. The method of setting the coordinate system and the method of giving the amount of eccentricity and the tilt angle are the same as in the first embodiment. The method of displaying the surface distance between the observer pupil 4 and the second reflecting surface 3 and the sign of the radius of curvature are also the same as in the first embodiment.

【0076】 面番号 曲率半径 間隔 偏芯量 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 60.00 2(3) Ry -169.44 0.00 22.5° (反射面) 3(2) Ry -252.40 0.00 Y:-20.00 67.5° Rx -142.35 Z: 40.00 (反射面) 4(1) ∞ Y: 15.00 81.73 ° (画像表示素子) Z: 40.00 上記実施例の画角は、左右画角が30°、上下画角が1
8°で、瞳径10mm、焦点距離56mm、Fナンバー
5.6である。この実施例の収差補正状態を示す図24
と同様なスポットダイアグラムを図25に示す。
Surface number Curvature radius Spacing Decentering amount Inclination angle 1 (4) ∞ (pupil) 60.00 2 (3) R y -169.44 0.00 22.5 ° (reflection surface) 3 (2) R y -252.40 0.00 Y: -20.00 67.5 ° R x -142.35 Z: 40.00 (Reflecting surface) 4 (1) ∞ Y: 15.00 81.73 ° (Image display device) Z: 40.00 1
At 8 °, the pupil diameter is 10 mm, the focal length is 56 mm, and the F number is 5.6. FIG. 24 showing the aberration correction state of this example.
A spot diagram similar to that is shown in FIG.

【0077】実施例3 図16を参照にして実施例3の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、10は第1の反射
面2を持つ裏面鏡9の屈折面、2は第1の反射面、3は
第2の反射面、4は観察者瞳位置、15は観察者が正面
を観察しているときの視軸である。この実施例の構成は
実施例2と基本的に同じであるが、第1の反射面2は裏
面鏡9として構成されている。
Example 3 An eyepiece optical system of Example 3 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display device, 10 is a refracting surface of a rear surface mirror 9 having a first reflecting surface 2, 2 is a first reflecting surface, 3 is a second reflecting surface, and 4 is an observer pupil position. , 15 are visual axes when the observer is observing the front. The configuration of this embodiment is basically the same as that of the second embodiment, but the first reflecting surface 2 is configured as a back surface mirror 9.

【0078】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳4位置から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系の
とり方、偏芯量と傾き角の与え方は実施例1と同様で、
裏面鏡9の屈折面10の偏芯量と傾き角に関しては、裏
面鏡9の反射面2と同様である。また、観察者瞳4と第
2の反射面3の間の面間隔の表示の仕方、曲率半径の符
号も実施例1と同様である。
The constituent parameters of this optical system are shown below, but the surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the position of the observer's pupil 4 toward the two-dimensional image display element 1. The method of setting the coordinate system and the method of giving the eccentricity amount and the tilt angle are the same as in the first embodiment.
The decentering amount and the tilt angle of the refracting surface 10 of the back surface mirror 9 are the same as those of the reflecting surface 2 of the back surface mirror 9. The method of displaying the surface distance between the observer pupil 4 and the second reflecting surface 3 and the sign of the radius of curvature are also the same as in the first embodiment.

【0079】なお、裏面鏡を構成する硝子硝材の屈折率
は1.516、アッベ数は64.1である。 面番号 曲率半径 間隔 偏芯量 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 60.00 2(3) Ry -157.56 0.00 22.5° (反射面) 3(10) Ry -126.99 0.00 Y:-16.56 66.3° Rx -71.39 Z: 40.00 (屈折面) 4(2) Ry -201.47 0.00 Y:-22.00 67.5° Ky 0 Z: 40.00 AR -0.1261 ×10-6 BR -0.4054 ×10-14 x -114.93 Kx 0 AP -0.1549 BP 0.2948 ×102 (反射面) 5(10) Ry -126.99 0.00 Y:-16.56 66.3° Rx -71.39 Z: 40.00 (屈折面) 6(1) ∞ Y: 14.87 90.00 ° (画像表示素子) Z: 40.00 上記実施例の画角は、左右画角が30°、上下画角が2
0°で、瞳径10mm、焦点距離56mm、Fナンバー
5.6である。この実施例の収差補正状態を示す図24
と同様なスポットダイアグラムを図26に示す。
The glass material forming the rear surface mirror has a refractive index of 1.516 and an Abbe number of 64.1. Surface number Curvature radius Spacing Eccentricity Tilt angle 1 (4) ∞ (pupil) 60.00 2 (3) R y -157.56 0.00 22.5 ° (Reflective surface) 3 (10) R y -126.99 0.00 Y: -16.56 66.3 ° R x -71.39 Z: 40.00 (refractive surface) 4 (2) R y -201.47 0.00 Y: -22.00 67.5 ° K y 0 Z: 40.00 AR -0.1261 × 10 -6 BR -0.4054 × 10 -14 R x -114.93 K x 0 AP -0.1549 BP 0.2948 × 10 2 (Reflecting surface) 5 (10) R y -126.99 0.00 Y: -16.56 66.3 ° R x -71.39 Z: 40.00 (Refracting surface) 6 (1) ∞ Y: 14.87 90.00 ° (Image display device) Z: 40.00 Regarding the angle of view of the above embodiment, the horizontal angle of view is 30 ° and the vertical angle of view is 2
At 0 °, the pupil diameter is 10 mm, the focal length is 56 mm, and the F number is 5.6. FIG. 24 showing the aberration correction state of this example.
A spot diagram similar to that is shown in FIG.

【0080】実施例4 図17を参照にして実施例4の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、10は第1の反射
面2を持つ裏面鏡9の屈折面、2は第1の反射面、17
は第2の反射面3を持つ裏面鏡16の屈折面、3は第2
の反射面、4は観察者瞳位置、15は観察者が正面を観
察しているときの視軸である。この実施例の構成は基本
的に実施例3と同じであるが、第2の反射面3も裏面鏡
16として構成されている。
Example 4 An eyepiece optical system of Example 4 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display device, 10 is a refracting surface of a rear surface mirror 9 having a first reflecting surface 2, 2 is a first reflecting surface, 17
Is the refracting surface of the backside mirror 16 having the second reflecting surface 3, and 3 is the second
, 4 is the observer's pupil position, and 15 is the visual axis when the observer is observing the front. The configuration of this embodiment is basically the same as that of the third embodiment, but the second reflecting surface 3 is also configured as the back mirror 16.

【0081】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳4位置から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系の
とり方、偏芯量と傾き角の与え方は実施例1と同様で、
裏面鏡9の屈折面10の偏芯量と傾き角に関しては、裏
面鏡9の反射面2と同様で、裏面鏡16の屈折面17の
偏芯量と傾き角に関しては、裏面鏡16の反射面3と同
様である。また、観察者瞳4と第2の反射面3を持つ裏
面鏡16の屈折面17との間の面間隔の表示の仕方も実
施例1と同様である。第2の反射面3を持つ裏面鏡16
の屈折面17と第2の反射面3の間の面間隔は、Z軸方
向の間隔である。また、曲率半径の符号も実施例1と同
様である。
The constituent parameters of this optical system are shown below, but the surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the position of the observer's pupil 4 toward the two-dimensional image display element 1. The method of setting the coordinate system and the method of giving the eccentricity amount and the tilt angle are the same as in the first embodiment.
The decentering amount and tilt angle of the refracting surface 10 of the back surface mirror 9 are the same as those of the reflecting surface 2 of the back surface mirror 9, and the decentering amount and tilt angle of the refracting surface 17 of the back surface mirror 16 are similar to those of the back surface mirror 16. Similar to surface 3. The method of displaying the surface distance between the observer pupil 4 and the refracting surface 17 of the back mirror 16 having the second reflecting surface 3 is also the same as in the first embodiment. Rear surface mirror 16 having second reflecting surface 3
The surface distance between the refracting surface 17 and the second reflecting surface 3 is in the Z-axis direction. The signs of the radius of curvature are also the same as in the first embodiment.

【0082】なお、各裏面鏡を構成する硝子硝材の屈折
率は1.516、アッベ数は64.1である。 面番号 曲率半径 間隔 偏芯量 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 56.02 2(17) Ry -95.84 6.53 22.0° Rx 171.18 (屈折面) 3(3) Ry -158.47 -6.53 21.6° Ky 0 AR -0.2545 ×10-7x -550.81 Kx 0 AP 0.7020 (反射面) 4(17) Ry -95.84 0.00 22.0° Rx 171.18 (屈折面) 5(10) Ry -75.35 0.00 Y:-21.80 65.6° Rx -161.42 Z: 35.00 (屈折面) 6(2) Ry -124.51 0.00 Y:-27.00 67.5° Ky 0 Z: 35.00 AR 0.8244 ×10-10 x -235.30 Kx 0 AP -0.2322 ×102 (反射面) 7(10) Ry -75.35 0.00 Y:-21.80 65.6° Rx -161.42 Z: 35.00 (屈折面) 8(1) ∞ Y: 15.67 90.0° (画像表示素子) Z: 35.00 上記実施例の画角は、左右画角が30°、上下画角が2
3°で、瞳径10mm、焦点距離58mm、Fナンバー
5.8である。この実施例の収差補正状態を示す図24
と同様なスポットダイアグラムを図27に示す。
The refractive index of the glass material forming each rear surface mirror is 1.516, and the Abbe number is 64.1. Surface number Curvature radius Spacing Eccentricity Tilt angle 1 (4) ∞ (pupil) 56.02 2 (17) R y -95.84 6.53 22.0 ° R x 171.18 (refractive surface) 3 (3) R y -158.47 -6.53 21.6 ° K y 0 AR -0.2545 × 10 -7 R x -550.81 K x 0 AP 0.7020 (Reflecting surface) 4 (17) R y -95.84 0.00 22.0 ° R x 171.18 (Refracting surface) 5 (10) R y -75.35 0.00 Y : -21.80 65.6 ° R x -161.42 Z: 35.00 (refractive surface) 6 (2) R y -124.51 0.00 Y: -27.00 67.5 ° K y 0 Z: 35.00 AR 0.8244 × 10 -10 R x -235.30 K x 0 AP -0.2322 × 10 2 (Reflecting surface) 7 (10) R y -75.35 0.00 Y: -21.80 65.6 ° R x -161.42 Z: 35.00 (Refractive surface) 8 (1) ∞ Y: 15.67 90.0 ° (Image display device) ) Z: 35.00 The angle of view in the above embodiment is 30 ° in the horizontal angle of view and 2 in the vertical angle of view.
At 3 °, the pupil diameter is 10 mm, the focal length is 58 mm, and the F number is 5.8. FIG. 24 showing the aberration correction state of this example.
A spot diagram similar to that is shown in FIG.

【0083】実施例5 図18を参照にして実施例5の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、プリズム7の構成
要素の中、5は第1の屈折面、2は第1の反射面、3は
第2の反射面、6は第2の屈折面、4は観察者瞳位置、
15は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、接眼光学系に2つの反射面2、3と2つ
の透過面(屈折面)5、6からなるプリズム7を用いて
いるものの例である。
Example 5 An eyepiece optical system of Example 5 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display element, among the components of the prism 7, 5 is a first refracting surface, 2 is a first reflecting surface, 3 is a second reflecting surface, and 6 is a second refracting surface. 4 is the observer pupil position,
Reference numeral 15 is a visual axis when the observer is observing the front.
This embodiment is an example in which a prism 7 including two reflecting surfaces 2 and 3 and two transmitting surfaces (refractive surfaces) 5 and 6 is used in the eyepiece optical system.

【0084】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳4位置から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系の
とり方は、実施例1と同様である。
The constituent parameters of this optical system are shown below, but the surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the position of the observer's pupil 4 toward the two-dimensional image display element 1. The coordinate system is the same as in the first embodiment.

【0085】面間隔は、面と光軸の交点からその次の面
の面と光軸の交点までの軸上主光線(光軸)に沿った距
離で示している。また、傾き角は、面と光軸の交点を通
る光軸に対して垂直な直線と、面と光軸の交点を通る面
の接線とがなす角を示している。傾き角は、面と光軸の
交点を通る面の接線の傾きが、面と光軸の交点を通る光
軸に対して垂直な直線から時計方向であれば負として示
し、反時計方向であれば正として示す。
The surface spacing is indicated by the distance along the axial principal ray (optical axis) from the intersection of the surface and the optical axis to the intersection of the surface of the next surface and the optical axis. Further, the tilt angle indicates an angle formed by a straight line perpendicular to the optical axis passing through the intersection of the surface and the optical axis and a tangent line of the surface passing through the intersection of the surface and the optical axis. The tilt angle is negative if the tilt of the tangent to the surface passing through the intersection of the surface and the optical axis is clockwise from the straight line perpendicular to the optical axis passing through the intersection of the surface and the optical axis, and may be counterclockwise. Show as positive.

【0086】また、曲率半径の符号は、観察者の瞳4か
ら光線を逆追跡したとき、面形状が光線の進行方向に凸
面を向けているときは正とし、面形状が光線の進行方向
に凹面を向けているときは負とする。
The sign of the radius of curvature is positive when the ray is traced backwards from the observer's pupil 4 when the surface shape is convex in the traveling direction of the ray, and the surface shape is in the traveling direction of the ray. Negative when facing the concave surface.

【0087】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 20.00 2(6) Ry 36.82 23.00 1.516 64.1 (屈折面) 3(3) Ry -451.43 18.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) 4(2) Ry -332.85 22.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) 5(5) Ry -174.72 7.00 (屈折面) 6(1) ∞ (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が20°、上下画角が2
0°で、瞳径8mm、焦点距離40mm、Fナンバー
5.0である。実施例5の収差補正状態を示すスポット
ダイアグラムを図28に示す。図28において、スポッ
トダイアグラムの左側の4つの数字の中、上段2つの数
字は、長方形の画面中央の座標(X,Y)を(0.0
0,0.00)、左端中央の座標を(1.00,0.0
0)、左上隅の座標を(1.00,1.00)、上端中
央の座標を(0.00,1.00)のように表現した場
合の座標(X,Y)を示し、下段の2つの数字は、視軸
(画面中央)に対して上記座標(X,Y)方向がなす角
度のX成分、Y成分(度表示)を示す(実施例1〜4と
座標の表示方法が異なることに注意)。
Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Tilt angle 1 (4) ∞ (pupil) 20.00 2 (6) R y 36.82 23.00 1.516 64.1 (refractive surface) 3 (3) R y -451.43 18.00 1.516 64.1 22.5 ° (Reflecting surface) 4 (2) R y -332.85 22.00 1.516 64.1 22.5 ° (Reflecting surface) 5 (5) R y -174.72 7.00 (Refractive surface) 6 (1) ∞ (Image display element) Angle of view of the above embodiment Has a horizontal angle of view of 20 ° and a vertical angle of view of 2
At 0 °, the pupil diameter is 8 mm, the focal length is 40 mm, and the F number is 5.0. A spot diagram showing the aberration correction state of Example 5 is shown in FIG. In FIG. 28, among the four numbers on the left side of the spot diagram, the two numbers in the upper row indicate the coordinates (X, Y) at the center of the rectangular screen (0.0
0,0.00), the coordinates of the center of the left end are (1.00,0.0
0), the coordinates of the upper left corner are expressed as (1.00, 1.00), and the coordinates of the center of the upper end are expressed as (0.00, 1.00), indicating the coordinates (X, Y). Two numbers indicate the X component and the Y component (in degrees) of the angle formed by the coordinate (X, Y) direction with respect to the visual axis (center of the screen) (the display method of the coordinates is different from the first to fourth embodiments). Note that).

【0088】実施例6 図19を参照にして実施例6の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、プリズム7の構成
要素の中、5は第1の屈折面、2は第1の反射面、3は
第2の反射面、6は第2の屈折面、4は観察者瞳位置、
15は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、回転対称な像面湾曲を更に良好に補正す
るために、プリズム7を構成する第1の屈折面5を回転
対称な非球面形状としている。また、プリズム7を構成
する光軸に対して偏芯している反射面によって発生する
像面の傾きを、更に良好に補正するために、2次元画像
表示素子1を傾斜させて配置している。
Example 6 An eyepiece optical system of Example 6 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display element, among the components of the prism 7, 5 is a first refracting surface, 2 is a first reflecting surface, 3 is a second reflecting surface, and 6 is a second refracting surface. 4 is the observer pupil position,
Reference numeral 15 is a visual axis when the observer is observing the front.
In this embodiment, the first refracting surface 5 forming the prism 7 has a rotationally symmetric aspherical shape in order to more favorably correct the rotationally symmetric field curvature. Further, the two-dimensional image display element 1 is arranged so as to be tilted in order to better correct the tilt of the image plane caused by the reflecting surface decentered with respect to the optical axis forming the prism 7. .

【0089】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳4位置から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例5と同
様である。
The constituent parameters of this optical system are shown below, but the surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the position of the observer's pupil 4 toward the two-dimensional image display element 1. Coordinate system,
The definitions of the surface spacing, the inclination angle, and the sign of the radius of curvature are the same as in the fifth embodiment.

【0090】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 20.00 2(6) Ry 36.96 26.00 1.516 64.1 (屈折面) 3(3) Ry ∞ 20.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) 4(2) Ry -401.75 25.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) 5(5) Ry -21.19 10.78 Ky 0.00 AR 0.76204×10-4 BR -0.40793×10-7 (屈折面) 6(1) ∞ -4.9° (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が20°、上下画角が2
0°で、瞳径8mm、焦点距離40mm、Fナンバー
5.0である。この実施例の収差補正状態を示す図28
と同様なスポットダイアグラムを図29に示す。
Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Tilt angle 1 (4) ∞ (pupil) 20.00 2 (6) R y 36.96 26.00 1.516 64.1 (refractive surface) 3 (3) R y ∞ 20.00 1.516 64.1 22.5 ° ( (Reflecting surface) 4 (2) R y -401.75 25.00 1.516 64.1 22.5 ° (Reflecting surface) 5 (5) R y -21.19 10.78 K y 0.00 AR 0.76204 × 10 -4 BR -0.40793 × 10 -7 (Refractive surface) 6 (1) ∞ -4.9 ° (image display element) The angle of view of the above embodiment is 20 ° in the left and right angles and 2 in the up and down angles of view.
At 0 °, the pupil diameter is 8 mm, the focal length is 40 mm, and the F number is 5.0. FIG. 28 showing the aberration correction state of this example.
A spot diagram similar to that is shown in FIG.

【0091】実施例7 図20を参照にして実施例7の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、プリズム7の構成
要素の中、5は第1の屈折面、2は第1の反射面、3は
第2の反射面、6は第2の屈折面、4は観察者瞳位置、
15は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、プリズム7を構成する第2の反射面3
を、球欠面内と子午面内で曲率半径が異なる面としてい
る。球欠面内と子午面内での面形状はどちらも球面であ
る。また、回転対称な像面湾曲を、プリズム7を構成す
る第1の屈折面5を回転対称な非球面形状にすることで
補正している。
Example 7 An eyepiece optical system of Example 7 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display element, among the components of the prism 7, 5 is a first refracting surface, 2 is a first reflecting surface, 3 is a second reflecting surface, and 6 is a second refracting surface. 4 is the observer pupil position,
Reference numeral 15 is a visual axis when the observer is observing the front.
In this embodiment, the second reflecting surface 3 that constitutes the prism 7 is used.
Is a surface having different radii of curvature in the spherical surface and the meridian surface. Both the spherical surface and the meridian surface are spherical. The rotationally symmetric field curvature is corrected by making the first refracting surface 5 forming the prism 7 a rotationally symmetric aspherical surface.

【0092】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳4位置から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例5と同
様である。
The constituent parameters of this optical system are shown below, but the surface number is shown as the surface number for the backward tracking from the position of the observer's pupil 4 toward the two-dimensional image display element 1. Coordinate system,
The definitions of the surface spacing, the inclination angle, and the sign of the radius of curvature are the same as in the fifth embodiment.

【0093】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 20.00 2(6) Ry 49.66 27.00 1.516 64.1 (屈折面) 3(3) Ry -365.45 21.00 1.516 64.1 22.5° Rx -293.36 (反射面) 4(2) Ry -351.05 26.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) 5(5) Ry -35.72 6.67 Ky 0.00 AR 0.59957×10-4 (屈折面) 6(1) ∞ (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が20°、上下画角が2
4°で、瞳径8mm、焦点距離40mm、Fナンバー
5.0である。この実施例の収差補正状態を示す図28
と同様なスポットダイアグラムを図30に示す。
Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Tilt angle 1 (4) ∞ (pupil) 20.00 2 (6) R y 49.66 27.00 1.516 64.1 (refractive surface) 3 (3) R y -365.45 21.00 1.516 64.1 22.5 ° R x -293.36 (Reflecting surface) 4 (2) R y -351.05 26.00 1.516 64.1 22.5 ° (Reflecting surface) 5 (5) R y -35.72 6.67 K y 0.00 AR 0.59957 × 10 -4 (Refractive surface) 6 (1 ) ∞ (Image display element) The angle of view in the above embodiment is 20 ° in the horizontal angle of view and 2 in the vertical angle of view.
At 4 °, the pupil diameter is 8 mm, the focal length is 40 mm, and the F number is 5.0. FIG. 28 showing the aberration correction state of this example.
A spot diagram similar to that is shown in FIG.

【0094】実施例8 図21を参照にして実施例8の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、プリズム7の構成
要素の中、5は第1の屈折面、2は第1の反射面、3は
第2の反射面、6は第2の屈折面、4は観察者瞳位置、
15は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、プリズム7を構成する第1の反射面2を
トロイダル面で構成し、また、プリズム7を構成する第
1の屈折面5を非回転対称な球面形状にすることで、更
に非点隔差と非回転対称の像面湾曲を小さくしている。
Example 8 An eyepiece optical system of Example 8 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display element, among the components of the prism 7, 5 is a first refracting surface, 2 is a first reflecting surface, 3 is a second reflecting surface, and 6 is a second refracting surface. 4 is the observer pupil position,
Reference numeral 15 is a visual axis when the observer is observing the front.
In this embodiment, the first reflecting surface 2 forming the prism 7 is formed of a toroidal surface, and the first refracting surface 5 forming the prism 7 is formed into a non-rotationally symmetric spherical shape. The point difference and the non-rotationally symmetric field curvature are reduced.

【0095】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳4位置から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例5と同
様である。
The constituent parameters of this optical system are shown below, but the surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the position of the observer's pupil 4 toward the two-dimensional image display element 1. Coordinate system,
The definitions of the surface spacing, the inclination angle, and the sign of the radius of curvature are the same as in the fifth embodiment.

【0096】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 20.00 2(6) Ry 64.84 32.00 1.516 64.1 (屈折面) 3(3) Ry -257.07 24.50 1.516 64.1 22.5° (反射面) 4(2) Ry -342.05 31.00 1.516 64.1 22.5° Ky 0.00 AR 0.34422×10-6 BR 0.56290×10-10 x -201.94 (反射面) 5(5) Ry 110.83 2.10 Rx 464.13 (屈折面) 6(1) ∞ (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が20°、上下画角が3
0°で、瞳径8mm、焦点距離45mm、Fナンバー
5.625である。この実施例の収差補正状態を示す図
28と同様なスポットダイアグラムを図31に示す。
Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Tilt angle 1 (4) ∞ (pupil) 20.00 2 (6) R y 64.84 32.00 1.516 64.1 (refractive surface) 3 (3) R y -257.07 24.50 1.516 64.1 22.5 ° (Reflecting surface) 4 (2) R y -342.05 31.00 1.516 64.1 22.5 ° K y 0.00 AR 0.34422 × 10 -6 BR 0.56290 × 10 -10 R x -201.94 (Reflecting surface) 5 (5) R y 110.83 2.10 R x 464.13 (Refractive surface) 6 (1) ∞ (Image display element) Regarding the angle of view of the above embodiment, the horizontal angle of view is 20 ° and the vertical angle of view is 3
At 0 °, the pupil diameter is 8 mm, the focal length is 45 mm, and the F number is 5.625. FIG. 31 shows a spot diagram similar to FIG. 28 showing the aberration correction state of this embodiment.

【0097】実施例9 図22を参照にして実施例9の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、プリズム7の構成
要素の中、5は第1の屈折面、2は第1の反射面、3は
第2の反射面、6は第2の屈折面、4は観察者瞳位置、
15は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、プリズム7を構成する第1の反射面2を
アナモルフィック非球面で構成し、第2の反射面3を非
回転対称な球面形状にすることで、更に非点隔差と非回
転対称の像面湾曲を小さくしている。また、アナモルフ
ィック非球面形状を持つ第1の反射面2は大きな収差補
正能力を持つので、第1の反射面2の偏芯量を大きく
し、一方、さほど収差補正能力を持たない第2の反射面
3の偏芯量を小さくしている。
Example 9 An eyepiece optical system of Example 9 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display element, among the components of the prism 7, 5 is a first refracting surface, 2 is a first reflecting surface, 3 is a second reflecting surface, and 6 is a second refracting surface. 4 is the observer pupil position,
Reference numeral 15 is a visual axis when the observer is observing the front.
In this embodiment, the first reflecting surface 2 constituting the prism 7 is formed of an anamorphic aspherical surface, and the second reflecting surface 3 is formed into a non-rotationally symmetric spherical surface, thereby further reducing the astigmatic difference. The rotationally symmetric field curvature is reduced. Further, since the first reflecting surface 2 having the anamorphic aspherical shape has a large aberration correcting ability, the decentering amount of the first reflecting surface 2 is increased, while the second reflecting surface 2 having a relatively small aberration correcting ability is provided. The amount of eccentricity of the reflecting surface 3 is reduced.

【0098】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳4位置から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例5と同
様である。
Hereinafter, the constituent parameters of this optical system will be shown. The surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the position of the observer's pupil 4 toward the two-dimensional image display element 1. Coordinate system,
The definitions of the surface spacing, the inclination angle, and the sign of the radius of curvature are the same as in the fifth embodiment.

【0099】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 20.00 2(6) Ry 68.34 36.00 1.516 64.1 (屈折面) 3(3) Ry -228.02 25.50 1.516 64.1 21.0° Rx -220.73 (反射面) 4(2) Ry -382.62 29.00 1.516 64.1 28.0° Ky 0.00 AR 0.42629×10-6 BR -0.80021×10-10 x -210.77 Kx 0.00 AP 0.10975 (反射面) 5(5) Ry 129.15 2.15 (屈折面) 6(1) ∞ (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が20°、上下画角が3
0°で、瞳径8mm、焦点距離45mm、Fナンバー
5.625である。この実施例の収差補正状態を示す図
28と同様なスポットダイアグラムを図32に示す。
Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Tilt angle 1 (4) ∞ (pupil) 20.00 2 (6) R y 68.34 36.00 1.516 64.1 (refractive surface) 3 (3) R y -228.02 25.50 1.516 64.1 21.0 ° R x -220.73 (Reflecting surface) 4 (2) R y -382.62 29.00 1.516 64.1 28.0 ° K y 0.00 AR 0.42629 × 10 -6 BR -0.80021 × 10 -10 R x -210.77 K x 0.00 AP 0.10975 (Reflecting surface) 5 (5) R y 129.15 2.15 (Refractive surface) 6 (1) ∞ (Image display element) The angle of view of the above embodiment is 20 ° in the left and right angles and 3 in the vertical angle of view.
At 0 °, the pupil diameter is 8 mm, the focal length is 45 mm, and the F number is 5.625. FIG. 32 shows a spot diagram similar to FIG. 28 showing the aberration correction state of this example.

【0100】実施例10 図23を参照にして実施例10の接眼光学系を説明をす
る。図中、1は2次元画像表示素子、27はダブレット
26を構成する凹レンズの凹面、28はダブレット26
の接合面、29はダブレット26を構成する凸レンズの
凸面、プリズム7の構成要素のうち、5は第1の屈折
面、2は第1の反射面、3は第2の反射面、6は第2の
屈折面、4は観察者瞳位置、15は観察者が正面を観察
しているときの視軸である。この実施例は、プリズム7
の屈折面で生じる色収差を補正するために、色収差補正
用のダブレット26を接眼光学系に配置し、更にクリア
な観察像を得ることに成功している。
Example 10 An eyepiece optical system of Example 10 will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a two-dimensional image display device, 27 is the concave surface of a concave lens that constitutes the doublet 26, and 28 is the doublet 26.
Of the components of the prism 7, 5 is a first refracting surface, 2 is a first reflecting surface, 3 is a second reflecting surface, and 6 is a second reflecting surface. 2 is a refracting surface, 4 is an observer's pupil position, and 15 is a visual axis when the observer is observing the front. In this embodiment, the prism 7
In order to correct the chromatic aberration that occurs on the refracting surface of No. 2, the doublet 26 for chromatic aberration correction is arranged in the eyepiece optical system, and it has succeeded in obtaining a clearer observation image.

【0101】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳4位置から2次元画像表示素子
1へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例5と同
様である。
The constituent parameters of this optical system are shown below, but the surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the position of the observer's pupil 4 toward the two-dimensional image display element 1. Coordinate system,
The definitions of the surface spacing, the inclination angle, and the sign of the radius of curvature are the same as in the fifth embodiment.

【0102】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 1(4) ∞ (瞳) 20.00 2(6) Ry 6186.53 45.00 1.516 64.1 (屈折面) 3(3) Ry -1397.29 33.00 1.516 64.1 22.5° Rx -706.09 (反射面) 4(2) Ry -382.32 40.00 1.516 64.1 22.5° Rx -414.61 (反射面) 5(5) Ry -94.91 2.75 (屈折面) 6(19) Ry 39.36 17.35 1.744 44.7 7(18) Ry -47.82 7.66 1.745 28.0 8(17) Ry 30.02 12.89 9(1) ∞ -3.5° (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が30°、上下画角が2
2.5°で、瞳径7mm、焦点距離53mm、Fナンバ
ー6.63である。この実施例の収差補正状態を示す図
28と同様なスポットダイアグラムを図33に示す。
Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Tilt angle 1 (4) ∞ (pupil) 20.00 2 (6) R y 6186.53 45.00 1.516 64.1 (refractive surface) 3 (3) R y -1397.29 33.00 1.516 64.1 22.5 ° Rx -706.09 (Reflecting surface) 4 (2) Ry -382.32 40.00 1.516 64.1 22.5 ° Rx -414.61 (Reflecting surface) 5 (5) Ry -94.91 2.75 (Refractive surface) 6 (19) Ry 39.36 17.35 1.744 44.7 7 (18) R y -47.82 7.66 1.745 28.0 8 (17) R y 30.02 12.89 9 (1) ∞ -3.5 ° (Image display element) The angle of view of the above embodiment is 30 ° in the left and right, and in the vertical direction. Angle of view is 2
At 2.5 °, the pupil diameter is 7 mm, the focal length is 53 mm, and the F number is 6.63. FIG. 33 shows a spot diagram similar to FIG. 28 showing the aberration correction state of this example.

【0103】以上、実施例1〜10では、接眼光学系を
構成する全ての構成要素を反射面もしくは屈折面として
取り扱ってきたが、第2の反射面を半透過面とすること
で、接眼光学系にスパーインポーズ機能を持たせること
が可能である。また、実施例1〜10では、X軸を左右
方向、Y軸を上下方向としていたが、X軸を上下方向、
Y軸を左右方向としても取り扱うことができるのは言う
までもない。
As described above, in the first to tenth embodiments, all the constituent elements of the eyepiece optical system have been treated as the reflecting surface or the refracting surface. However, by making the second reflecting surface a semi-transmissive surface, the eyepiece optical system It is possible to give the system a superimpose function. Further, in Examples 1 to 10, the X axis is the horizontal direction and the Y axis is the vertical direction, but the X axis is the vertical direction.
It goes without saying that the Y axis can be handled as the left-right direction.

【0104】以上の本発明の視覚表示装置は例えば次の
ように構成することができる。 〔1〕 観察像を表示する2次元画像表示素子と、前記
観察像を観察者眼球に導くためのアイポイントを形成す
る接眼光学系とからなる視覚表示装置において、前記接
眼光学系が少なくとも第1の反射面と第2の反射面とを
有し、前記第1の反射面が前記2次元画像表示素子と対
向するように配置され、前記第2の反射面が前記アイポ
イントと対向するように配置され、かつ、前記第1の反
射面と前記2次元画像表示素子とを結ぶ光軸が、前記第
2の反射面と前記アイポイントとを結ぶ光軸と交差する
ように配置されていることを特徴とする視覚表示装置。
The visual display device of the present invention described above can be configured as follows, for example. [1] In a visual display device including a two-dimensional image display element for displaying an observation image and an eyepiece optical system for forming an eye point for guiding the observation image to an observer's eyeball, the eyepiece optical system is at least a first one. And a second reflecting surface, the first reflecting surface is arranged to face the two-dimensional image display element, and the second reflecting surface faces the eye point. The optical axis connecting the first reflecting surface and the two-dimensional image display element is arranged to intersect with the optical axis connecting the second reflecting surface and the eye point. A visual display device characterized by.

【0105】〔2〕 観察像を表示する2次元画像表示
素子と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイ
ントを形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置にお
いて、前記接眼光学系が少なくとも第1の反射面と第2
の反射面と第1の透過面と第2の透過面とを有するプリ
ズムからなり、前記プリズムが、前記第1の反射面が間
に前記第1の透過面を介して前記2次元画像表示素子と
対向配置され、前記第2の反射面が間に前記第2の透過
面を介して前記アイポイントと対向配置され、かつ、前
記第1の反射面と前記第1の透過面とを結ぶ光軸と前記
第2の反射面と前記第2の透過面とを結ぶ光軸とが交差
するように配置されていることを特徴とする視覚表示装
置。
[2] A visual display device comprising a two-dimensional image display element for displaying an observation image and an eyepiece optical system for forming an eyepoint for guiding the observation image to the observer's eyeball. At least a first reflective surface and a second
A prism having a reflective surface, a first transmissive surface and a second transmissive surface, wherein the prism has a two-dimensional image display device with the first reflective surface interposed therebetween. Light that is disposed so as to face the eye point with the second reflective surface interposed therebetween and the second transmissive surface is interposed therebetween, and connects the first reflective surface and the first transmissive surface. The visual display device is arranged such that an axis, an optical axis connecting the second reflecting surface and the second transmitting surface intersect with each other.

【0106】〔3〕 観察像を表示する2次元画像表示
素子と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイ
ントを形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置にお
いて、前記接眼光学系が少なくとも第1の反射面と第2
の反射面とを有し、前記第1の反射面と前記第2の反射
面とを通過する光軸が一部交差することにより多角形を
形成するように配置されていることを特徴とする視覚表
示装置。
[3] In a visual display device comprising a two-dimensional image display element for displaying an observation image and an eyepiece optical system for forming an eye point for guiding the observation image to an observer's eyeball, the eyepiece optical system is At least a first reflective surface and a second
And a second reflecting surface, and the optical axes passing through the first reflecting surface and the second reflecting surface partially intersect each other to form a polygon. Visual display device.

【0107】〔4〕 前記第1の反射面又は第2の反射
面の少なくとも一方の反射面が正のパワーを有すること
を特徴とする上記〔1〕から〔3〕の何れか1項記載の
視覚表示装置。
[4] At least one of the first reflecting surface and the second reflecting surface has a positive power, and the above-mentioned [1] to [3]. Visual display device.

【0108】〔5〕 前記第1の反射面及び第2の反射
面共に正のパワーを有することを特徴とする上記〔1〕
から〔3〕の何れか1項記載の視覚表示装置。
[5] The above-mentioned [1], wherein both the first reflecting surface and the second reflecting surface have positive power.
To The visual display device according to any one of [3].

【0109】〔6〕 前記第1の反射面又は第2の反射
面の少なくとも一方の反射面が、反射面側に透過面を含
み反射面と透過面の間に任意の屈折率の媒質を挟んだ裏
面鏡であることを特徴とする上記〔1〕から〔3〕の何
れか1項記載の視覚表示装置。
[6] At least one of the first reflective surface and the second reflective surface includes a transmissive surface on the reflective surface side, and a medium having an arbitrary refractive index is sandwiched between the reflective surfaces. The visual display device according to any one of [1] to [3] above, which is a rear surface mirror.

【0110】〔7〕 前記第1の反射面及び第2の反射
面の中の少なくとも1つの反射面が凹面形状を有し、前
記凹面が、前記反射面と光軸との交点を基準として、前
記光軸と前記交点を通る法線との両方を含む平面内にお
ける前記反射面の曲率半径に比べて、前記交点を含み前
記平面に垂直な面内における前記反射面の曲率半径が異
なることを特徴とする上記〔1〕から〔3〕の何れか1
項記載の視覚表示装置。
[7] At least one of the first reflecting surface and the second reflecting surface has a concave shape, and the concave surface is based on the intersection of the reflecting surface and the optical axis. Compared with the radius of curvature of the reflecting surface in a plane including both the optical axis and a normal line passing through the intersection, the radius of curvature of the reflecting surface in a plane perpendicular to the plane including the intersection may be different. Any one of the above-mentioned [1] to [3]
The visual display device according to the item.

【0111】〔8〕 前記透過面の中の少なくとも1つ
の少なくとも1つの透過面が曲面形状を有し、前記曲面
が、前記透過面と光軸との交点を基準として、前記光軸
と前記交点を通る法線との両方を含む平面内における前
記透過面の曲率半径に比べて、前記交点を含み前記平面
と垂直な面内における前記透過面の曲率半径が異なるこ
とを特徴とする上記〔2〕又は〔6〕記載の視覚表示装
置。
[8] At least one of the transmissive surfaces has at least one transmissive surface having a curved surface shape, and the curved surface has the optical axis and the intersection point with the intersection point of the transmissive surface and the optical axis as a reference. The radius of curvature of the transmission surface in the plane including the intersection and perpendicular to the plane is different from the radius of curvature of the transmission surface in the plane including both the normal line passing through. ] Or the visual display device according to [6].

【0112】[0112]

〔9〕 前記2次元画像表示素子からの観
察像と外界からの自然光を同時に前記アイポイントに伝
達可能なスーパーインポーズ機能を持たせるために、前
記第1の反射面及び第2の反射面の中の少なくとも1つ
の反射面が半透過面からなることを特徴とする上記
〔1〕から〔8〕の何れか1項記載の視覚表示装置。
[9] In order to have a superimpose function capable of simultaneously transmitting an observation image from the two-dimensional image display device and natural light from the outside to the eye point, the first reflection surface and the second reflection surface are The visual display device according to any one of the above [1] to [8], wherein at least one of the reflecting surfaces is a semi-transmissive surface.

【0113】〔10〕 前記半透過面が20%以上80
%以下の透過率であることを特徴とする上記
[10] 20% or more of the semi-transmissive surface is 80
%, The transmittance is less than or equal to

〔9〕記載
の視覚表示装置。
[9] The visual display device as described above.

【0114】[0114]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
基づき、全体のサイズがコンパクトで、接眼光学系内で
の光量低下が少なく、かつ、観察像の隅々までクリアな
広画角の視覚表示装置を提供することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the overall size is compact, the decrease in the amount of light in the eyepiece optical system is small, and the wide angle of view is clear in every corner of the observed image. The visual display device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の視覚表示装置を構成する反射面の配置
を示した断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an arrangement of reflecting surfaces that constitute a visual display device of the present invention.

【図2】従来技術の類似した視覚表示装置の反射面の配
置を示した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the arrangement of reflective surfaces of a similar visual display device of the prior art.

【図3】プリズムを用いた本発明の視覚表示装置の構成
を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a visual display device of the present invention using a prism.

【図4】本発明の視覚表示装置の作用を説明するための
概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the visual display device of the present invention.

【図5】図3の視覚表示装置の1つの変形を説明するた
めの断面図である。
5 is a cross-sectional view for explaining one modification of the visual display device of FIG.

【図6】図5の視覚表示装置の作用を説明するための概
念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the operation of the visual display device of FIG.

【図7】図1の視覚表示装置の反射面を1つの裏面鏡で
構成したときの断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view when the reflecting surface of the visual display device of FIG. 1 is configured by one rear surface mirror.

【図8】接眼光学系の反射面が回転対称であるときの光
線を示す立体図である。
FIG. 8 is a three-dimensional view showing light rays when the reflecting surface of the eyepiece optical system is rotationally symmetrical.

【図9】接眼光学系の反射面が非回転対称であるときの
光線を示す立体図である。
FIG. 9 is a three-dimensional view showing rays of light when the reflecting surface of the eyepiece optical system is non-rotationally symmetric.

【図10】図3の視覚表示装置の他の変形を説明するた
めの断面図である。
10 is a sectional view for explaining another modification of the visual display device of FIG.

【図11】面積で透過と反射の光量を分割する手段を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a means for dividing the transmitted and reflected light amounts by area.

【図12】光量的に透過と反射の光量を分割する手段を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing means for dividing the transmitted and reflected light amounts in terms of light amount.

【図13】偏光によって透過と反射の光量を分割する手
段を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a unit that divides a transmitted light amount and a reflected light amount according to polarized light.

【図14】実施例1の光学的構成を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing an optical configuration of Example 1.

【図15】実施例2の光学的構成を示す断面図である。FIG. 15 is a sectional view showing an optical configuration of Example 2.

【図16】実施例3の光学的構成を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing an optical configuration of Example 3.

【図17】実施例4の光学的構成を示す断面図である。FIG. 17 is a sectional view showing an optical configuration of Example 4.

【図18】実施例5の光学的構成を示す断面図である。FIG. 18 is a sectional view showing an optical configuration of Example 5;

【図19】実施例6の光学的構成を示す断面図である。FIG. 19 is a sectional view showing the optical configuration of Example 6;

【図20】実施例7の光学的構成を示す断面図である。20 is a sectional view showing the optical configuration of Example 7. FIG.

【図21】実施例8の光学的構成を示す断面図である。21 is a sectional view showing the optical configuration of Example 8. FIG.

【図22】実施例9の光学的構成を示す断面図である。22 is a sectional view showing the optical configuration of Example 9. FIG.

【図23】実施例10の光学的構成を示す断面図であ
る。
23 is a sectional view showing the optical configuration of Example 10. FIG.

【図24】実施例1の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。
FIG. 24 is a spot diagram showing an aberration correction state of Example 1.

【図25】実施例2の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。
FIG. 25 is a spot diagram showing an aberration correction state of Example 2.

【図26】実施例3の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。
FIG. 26 is a spot diagram showing the aberration correction state of Example 3;

【図27】実施例4の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。
FIG. 27 is a spot diagram showing the aberration correction state of Example 4.

【図28】実施例5の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。
FIG. 28 is a spot diagram showing the aberration correction state of Example 5;

【図29】実施例6の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。
FIG. 29 is a spot diagram showing the aberration correction state of Example 6;

【図30】実施例7の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。
FIG. 30 is a spot diagram showing the aberration correction state of Example 7.

【図31】実施例8の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。
31 is a spot diagram showing the aberration correction state of Example 8. FIG.

【図32】実施例9の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。
FIG. 32 is a spot diagram showing the aberration correction state of Example 9;

【図33】実施例10の収差補正状態を示すスポットダ
イアグラムである。
FIG. 33 is a spot diagram showing the aberration correction state of Example 10.

【図34】1つの従来技術の光学的構成を示す断面図で
ある。
FIG. 34 is a cross-sectional view showing one prior art optical configuration.

【図35】他の従来技術の光学的構成を示す断面図であ
る。
FIG. 35 is a cross-sectional view showing another conventional optical configuration.

【図36】もう1つの従来技術の光学的構成を示す断面
図である。
FIG. 36 is a cross-sectional view showing another conventional optical configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…2次元画像表示素子 2…第1の反射面 3…第2の反射面 4…観察者の瞳位置 5…第1の透過面 6…第2の透過面 7…プリズム 8…2次元画像表示素子の傾斜位置 9…第1の反射面を持つ裏面鏡 10…裏面鏡の屈折面 15…観察者が正面を観察しているときの視軸 16…第2の反射面を持つ裏面鏡 17…裏面鏡の屈折面 26…ダブレット 27…ダブレットを構成する凹レンズの凹面 28…ダブレットの接合面 29…ダブレットを構成する凸レンズの凸面 41…透明基板 42…アルミコーティング 43…半透過薄膜 44…偏光性半透過薄膜 Z…観察者が正面を観察しているときの視軸 Z1 …第1の反射面の垂線 Z2 …第2の反射面の垂線 LCR…主光線からなる光束 LMR…軸上及び軸外光束 F0 …前側焦点位置 F1 …後側焦点位置 f…光学系の焦点距離 f1 …第1の反射面の焦点距離 f2 …第2の反射面の焦点距離 ff1…前側焦点距離 bf1…後側焦点距離 d…第1の反射面と第2の反射面の間隔 H、H1 、H2 …光学系の主点 O、O2 …第2の反射面と光軸との交点 O1 …第1の反射面と光軸との交点 LUP…観察者の瞳から見た上側軸外光束 LLOW …観察者の瞳から見た下側軸外光束 L…観察者の瞳から見た軸上光束 IX …球欠像の結像面 IY …子午像の結像面DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Two-dimensional image display element 2 ... 1st reflective surface 3 ... 2nd reflective surface 4 ... Viewer's pupil position 5 ... 1st transmissive surface 6 ... 2nd transmissive surface 7 ... Prism 8 ... 2D image Inclination position 9 of display element ... Rear surface mirror 10 having first reflecting surface ... Refractive surface 15 of rear surface mirror ... Visual axis 16 when observer observes front surface ... Rear surface mirror 17 having second reflecting surface Refractive surface 26 of back-side mirror ... Doublet 27 ... Concave surface 28 of concave lens forming doublet ... Joining surface 29 of doublet ... Convex surface 41 of convex lens forming doublet ... Transparent substrate 42 ... Aluminum coating 43 ... Semitransparent thin film 44 ... Polarizing property Semi-transmissive thin film Z ... Visual axis Z 1 when an observer is observing the front surface ... Perpendicular to the first reflecting surface Z 2 ... Perpendicular to the second reflecting surface L CR ... Luminous flux L MR consisting of chief ray ... upper and off-axis light flux F 0 ... front focal point F 1 ... rear focal point position f ... optical system Focal length f 1 ... focal length f 2 ... second focal length of the reflecting surface of ff1 ... front focal length bf1 ... rear focal length d ... first reflecting surface and the distance of the second reflecting surface of the first reflecting surface H, H 1, H 2 ... principal point O of the optical system, O 2 ... intersection L UP ... observer's pupil and the second reflecting surface and the intersection O 1 ... first reflecting surface of the optical axis and the optical axis from the upper off-axis light beam L LOW ... viewer lower off-axis light beam L ... imaging plane I Y ... meridional image of the axial light flux I X ... Tamaketsuzo viewed from the observer's pupil as seen from the pupil of viewed Image plane

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−170512(JP,A) 特開 平5−154106(JP,A) 特開 昭63−264701(JP,A) 特開 昭54−14253(JP,A) 特開 昭58−78116(JP,A) 実開 昭55−113520(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 25/00 G02B 5/04 G02B 17/00 G03B 13/00 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A 4-170512 (JP, A) JP-A 5-154106 (JP, A) JP-A 63-264701 (JP, A) JP-A 54- 14253 (JP, A) JP 58-78116 (JP, A) Actual development 55-113520 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 25/00 G02B 5 / 04 G02B 17/00 G03B 13/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 観察像を表示する2次元画像表示素子
と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイント
を形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置におい
て、 前記接眼光学系が少なくとも第1の反射面と第2の反射
面とを有し、 前記第1の反射面が前記2次元画像表示素子と対向する
ように配置され、 前記第2の反射面が前記アイポイントと対向するように
配置され、かつ、 前記第1の反射面と前記2次元画像表示素子とを結ぶ光
軸が、前記第2の反射面と前記アイポイントとを結ぶ光
軸と交差するように配置されており、 前記第1の反射面及び第2の反射面共に正のパワーを有
し、 前記反射面の中の少なくとも1つの形状が、球欠面内の
パワーを子午面内での正のパワーより強くし、球欠面内
の光束の焦点距離を短くなるように構成されて いること
を特徴とする視覚表示装置。
1. A visual display device comprising a two-dimensional image display element for displaying an observation image and an eyepiece optical system for forming an eye point for guiding the observation image to an observer's eyeball, wherein the eyepiece optical system is at least It has a 1st reflective surface and a 2nd reflective surface, the said 1st reflective surface is arrange | positioned so as to oppose the said two-dimensional image display element, and the said 2nd reflective surface opposes the said eyepoint. And an optical axis connecting the first reflecting surface and the two-dimensional image display element intersects an optical axis connecting the second reflecting surface and the eye point. And both the first reflecting surface and the second reflecting surface have positive power.
And, at least one shape in the reflective surface, in the sagittal plane
Make the power stronger than the positive power in the meridian plane and
A visual display device characterized in that the focal length of the luminous flux of is shortened .
【請求項2】 観察像を表示する2次元画像表示素子
と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイント
を形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置におい
て、 前記接眼光学系が少なくとも第1の反射面と第2の反射
面と第1の透過面と第2の透過面とを有するプリズムか
らなり、 前記プリズムが、前記第1の反射面が間に前記第1の透
過面を介して前記2次元画像表示素子と対向配置され、 前記第2の反射面が間に前記第2の透過面を介して前記
アイポイントと対向配置され、かつ、 前記第1の反射面と前記第1の透過面とを結ぶ光軸と前
記第2の反射面と前記第2の透過面とを結ぶ光軸とが交
差するように配置されており、 前記第1の反射面又は第2の反射面の少なくとも一方の
反射面が正のパワーを有し、 前記第1の反射面、前記第2の反射面、前記第1の透過
面、前記第2の透過面の中の少なくとも1つの形状が、
球欠面内のパワーを子午面内での正のパワーより強く
し、球欠面内の光束の焦点距離を短くなるように構成さ
れて いることを特徴とする視覚表示装置。
2. A visual display device comprising a two-dimensional image display element for displaying an observation image and an eyepiece optical system for forming an eye point for guiding the observation image to an observer's eyeball, wherein the eyepiece optical system is at least A prism having a first reflective surface, a second reflective surface, a first transmissive surface and a second transmissive surface, wherein the prism has the first transmissive surface in between. Is disposed to face the two-dimensional image display element, the second reflective surface is disposed to face the eye point with the second transmissive surface interposed therebetween, and the first reflective surface and the first reflective surface are disposed. The optical axis connecting the first transmitting surface and the optical axis connecting the second reflecting surface and the second transmitting surface are arranged so as to intersect with each other, and the first reflecting surface or the second reflecting surface. At least one of the faces
The reflecting surface has a positive power, and the first reflecting surface, the second reflecting surface, and the first transmitting surface.
A surface, at least one shape in the second transparent surface is
The power in the sagittal plane is stronger than the positive power in the meridian plane
However, the focal length of the light flux in the spherical surface is shortened.
Visual display apparatus characterized by being.
【請求項3】 観察像を表示する2次元画像表示素子
と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイント
を形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置におい
て、 前記接眼光学系が少なくとも第1の反射面と第2の反射
面とを有し、 前記第1の反射面と前記第2の反射面とを通過する光軸
が一部交差することにより多角形を形成するように配置
されており、 前記第1の反射面及び第2の反射面共に正のパワーを有
し、 前記反射面の中の少なくとも1つの形状が、球欠面内の
パワーを子午面内での正のパワーより強くし、球欠面内
の光束の焦点距離を短くなるように構成されて いること
を特徴とする視覚表示装置。
3. A visual display device comprising a two-dimensional image display element for displaying an observation image and an eyepiece optical system for forming an eyepoint for guiding the observation image to an observer's eyeball, wherein the eyepiece optical system is at least A first reflecting surface and a second reflecting surface are arranged, and the optical axes passing through the first reflecting surface and the second reflecting surface are partially intersected to form a polygon. are, have the first and second reflective surfaces are positive power
And, at least one shape in the reflective surface, in the sagittal plane
Make the power stronger than the positive power in the meridian plane and
A visual display device characterized in that the focal length of the luminous flux of is shortened .
【請求項4】 前記第1の反射面及び第2の反射面共に
正のパワーを有することを特徴とする請求項記載の視
覚表示装置。
4. The visual display device according to claim 2, wherein both the first reflecting surface and the second reflecting surface have positive power.
【請求項5】 前記第1の反射面又は第2の反射面の少
なくとも一方の反射面が、反射面側に透過面を含み反射
面と透過面の間に任意の屈折率の媒質を挟んだ裏面鏡で
あることを特徴とする請求項1又は3記載の視覚表示装
置。
5. At least one of the first reflecting surface and the second reflecting surface includes a transmitting surface on the reflecting surface side, and a medium having an arbitrary refractive index is sandwiched between the reflecting surface and the transmitting surface. The visual display device according to claim 1 , wherein the visual display device is a rear surface mirror.
【請求項6】 前記透過面の中の少なくとも1つの少な
くとも1つの透過面が曲面形状を有し、前記曲面が、前
記透過面と光軸との交点を基準として、前記光軸と前記
交点を通る法線との両方を含む平面内における前記透過
面の曲率半径に比べて、前記交点を含み前記平面と垂直
な面内における前記透過面の曲率半径が異なることを特
徴とする請求項2又は記載の視覚表示装置。
6. At least one transmissive surface of at least one of the transmissive surfaces has a curved surface shape, and the curved surface defines the optical axis and the intersecting point with reference to the intersecting point of the transmissive surface and the optical axis. The radius of curvature of the transmission surface in a plane including the intersection and perpendicular to the plane is different from the radius of curvature of the transmission surface in a plane including both normals passing therethrough. 5. The visual display device according to item 5 .
【請求項7】 前記2次元画像表示素子からの観察像と
外界からの自然光を同時に前記アイポイントに伝達可能
なスーパーインポーズ機能を持たせるために、前記第1
の反射面及び第2の反射面の中の少なくとも1つの反射
面が半透過面からなることを特徴とする請求項1から
の何れか1項記載の視覚表示装置。
7. The first image display device has a superimpose function capable of simultaneously transmitting an observation image from the two-dimensional image display device and natural light from the outside to the eye point.
Claims 1, at least one reflecting surface in reflecting surface and the second reflective surface, comprising the semitransparent surface of the 6
The visual display device according to claim 1.
【請求項8】 前記半透過面が20%以上80%以下の
透過率であることを特徴とする請求項記載の視覚表示
装置。
8. The visual display device according to claim 7, wherein the semi-transmissive surface has a transmittance of 20% or more and 80% or less.
JP21106794A 1994-09-05 1994-09-05 Visual display device Expired - Fee Related JP3486465B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21106794A JP3486465B2 (en) 1994-09-05 1994-09-05 Visual display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21106794A JP3486465B2 (en) 1994-09-05 1994-09-05 Visual display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0876034A JPH0876034A (en) 1996-03-22
JP3486465B2 true JP3486465B2 (en) 2004-01-13

Family

ID=16599862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21106794A Expired - Fee Related JP3486465B2 (en) 1994-09-05 1994-09-05 Visual display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3486465B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8351124B2 (en) 2009-12-24 2013-01-08 Olympus Corporation Visual display device

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000048033A1 (en) * 1999-02-10 2000-08-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Reflection optical device, reflection solid-state optical device, imaging device comprising this, multiwavelength imaging device, video camera, and monitoring device mounted on vehicle
KR100694117B1 (en) * 2005-03-30 2007-03-12 삼성전자주식회사 Lighting unit and image projector using the same
JP2007052366A (en) * 2005-08-19 2007-03-01 Olympus Corp Catoptric system and optical system using the same
EP3004965B1 (en) * 2013-05-24 2019-08-07 University Of Rochester Head-worn display of the see-through type
CN109188665B (en) * 2018-08-14 2020-08-11 北京理工大学 Off-axis three-mirror imaging system based on flat-plate phase element
JP7330796B2 (en) * 2019-07-29 2023-08-22 キヤノン株式会社 Optical system and display device using the same
JP7328051B2 (en) 2019-07-29 2023-08-16 キヤノン株式会社 Observation optical system and image observation device
CN112083562B (en) * 2020-08-14 2022-09-23 清华大学 Off-axis two-mirror imaging system with real exit pupil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8351124B2 (en) 2009-12-24 2013-01-08 Olympus Corporation Visual display device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0876034A (en) 1996-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3683317B2 (en) Image display device
US5699194A (en) Image display apparatus comprising an internally reflecting ocular optical system
JP3486468B2 (en) Prism optical system
US6008778A (en) Visual display apparatus
JP3599828B2 (en) Optical device
US6181475B1 (en) Optical system and image display apparatus
JP3865906B2 (en) Image display device
US5812323A (en) Image display apparatus
USRE37292E1 (en) Optical system and optical apparatus
US6252728B1 (en) Image display apparatus
JPH09258104A (en) Optical system
JPH11194295A (en) Optical system
JPH07191274A (en) Image display device
JPH11326820A (en) Observing optical system and observing device using it
JP3155335B2 (en) Visual display device
JP2014081481A (en) Observation optical system and observation device using the same
JP5186003B2 (en) Visual display device
US5777794A (en) Image display apparatus
JP3486465B2 (en) Visual display device
JP2002228970A (en) Optical system and picture display device using the same
JP3155336B2 (en) Visual display device
JPH0779393A (en) Visual sense display device
JP3542213B2 (en) Image display device
JP2000180783A (en) Image display device
JPH09166760A (en) Picture display device

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031008

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071024

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081024

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091024

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101024

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101024

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111024

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111024

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121024

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees